KR101383978B1 - 대상물 검출 장치 - Google Patents

Abstract

대상물 검출 장치는 적외선량의 변화에 따라 전류 신호를 출력하는 초전 소자와, 연산 증폭기와 귀환용 용량 소자와 방전 회로를 구비하여 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하는 AD 변환 회로와, 상기 제1 디지털 신호를 연산 처리하여 상기 제1 디지털 신호가 나타내는 파형으로부터 대상물에 대응하는 주파수 대역에 포함되는 주파수를 가지는 검출 성분을 추출하고, 상기 검출 성분의 파형을 나타내는 제2 디지털 신호를 생성하는 디지털 필터와, 상기 제2 디지털 신호에 의거하여 상기 대상물의 검지를 행하는 판정 회로와, 상기 주파수 대역의 하한치 이하의 소정 주파수에 대응하는 주기에 의거하여 상기 방전 회로를 제어하여 상기 용량 소자에 축적된 전하를 방출시키는 제어부를 구비한다.

Description

대상물 검출 장치{OBJECT DETECTION DEVICE}

본 발명은 초전 소자를 이용한 대상물 검출 장치에 관한 것이다.

최근, 에너지 절약화를 도모하는 등의 목적으로, 인체의 움직임을 검지하여 효율적인 동작을 행하는 다양한 전기 기기가 제안되어 있다. 예를 들면, 이러한 전기 기기에는, 적외선의 검지부로서 초전 소자를 이용한 적외선 검출 장치가 내장되어 있다. 일반적인 적외선 검출 장치는, 렌즈 등을 이용하여 검지 에어리어 내로부터의 적외선을 초전 소자에 모아, 초전 소자가 수광하는 적외선량의 변화에 따라서 초전 소자로부터 출력되는 전류 신호가 변화된다.

이러한 종류의 적외선 검출 장치(1P)로서, 예를 들면 도 17에 나타내는 바와같이, 초전 소자(2)와, 초전 소자(2)가 출력하는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부(300)와, 전류 전압 변환부(300)의 출력을 증폭시키는 전압 증폭부(400)를 구비한 장치가 알려져 있다. 이 적외선 검출 장치(1P)에서는, 초전 소자(2)로부터 출력된 전류 신호는, 전류 전압 변환부(300)에서 전압 신호로 변환된 후, 전압 증폭부(400)에서 증폭되고, 도시하지 않은 후단의 검지 회로에 입력된다. 또한, 도 17의 구성에 있어서, 전압 증폭부(400)는, 인체 검지시에 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(예를 들면 0.1Hz∼10Hz 정도)을 통과 대역으로 하는 밴드패스 필터로서의 기능을 가지고 있다.

그런데, 초전 소자(2)로부터 출력되는 전류 신호에는, 예를 들면 주위 온도의 변화 등에 기인하여, 검지 대상(인체)과는 관계없는 불필요한 저주파 성분이 포함되는 경우가 있다. 여기서, 적외선 검출 장치(1P)로서, 전류 전압 변환부(300)의 출력에 대한 불필요한 저주파 성분의 영향을 억제하기 위해서, 전류 전압 변환부(300)의 출력단-입력단간에 직류 귀환 회로(200)가 접속된 구성의 장치가 제안되어 있다(예를 들면 문헌 1: 일본국 공개 특허 공보 제3472906호, 제0037∼0044단락, 도 9 참조).

상기 문헌 1에 기재된 적외선 검출 장치(1P)에서, 전류 전압 변환부(300)는, 반전 입력단에 초전 소자(2)가 접속된 제1의 연산 증폭기(31)를 가지고 있다. 제1의 연산 증폭기(31)의 출력단-반전 입력단간에는, 교류 귀환용의 용량 소자로서의 콘덴서(C1)가 접속되어 있다. 제1의 연산 증폭기(31)의 비반전 입력단에는, 기준 전압을 발생하는 기준 전원(202)이 접속되어 있다.

또한, 직류 귀환 회로(200)는, 연산 증폭기(201)에 콘덴서(C200)와 저항(R200)이 부가된 적분 회로로 이루어지고, 연산 증폭기(201)의 비반전 입력단에 제1의 연산 증폭기(31)의 출력단이 접속되어 있다. 콘덴서(C200)는 연산 증폭기(201)의 출력단-반전 입력단간에 접속되어 있다. 연산 증폭기(201)의 반전 입력 단에는, 기준 전압을 발생하는 기준 전원(202)이 저항(R200)을 통하여 접속되어 있다. 연산 증폭기(201)의 출력단은, 입력 저항(R201)을 통하여 제1의 연산 증폭기(31)의 반전 입력단에 접속되어 있다.

이상 설명한 구성의 적외선 검출 장치(1P)는 연산 증폭기(201)의 출력에 따라서 불필요한 저주파 성분에 대해서는 입력 저항(R201)에 흐르게 함으로써, 전류 전압 변환부(300)가 출력하는 전압 신호에 대한 불필요한 저주파 성분의 영향을 억제할 수 있다.

그러나, 상술한 구성의 적외선 검출 장치(1P)는 전류 전압 변환부(300)의 입력단에 입력 저항(R201)이 접속되어 있으므로, 입력 저항(R201)에서 발생하는 노이즈 성분이 전류 전압 변환부(300)에 입력되게 되어, 전류 전압 변환부(300)의 SN비의 저하로 이어진다. 특히, 컷오프 주파수를 낮게 하거나(예를 들면 0.1Hz 미만), 입력 저항(R201)의 열 잡음을 억제하기 위해서는, 입력 저항(R201)은 저항치가 예를 들면 T(테라)Ω 오더의 고저항으로 할 필요가 있다.

그러나, 적외선 검출 장치(1P)의 소형화의 관점에서 입력 저항(R201)은 통상, IC(집적 회로)에 내장되는 저항 소자로 구성되고, 이러한 저항 소자로 고저항을 실현하고자 하면, 온도 특성이 커 저항치의 편차가 커진다. 입력 저항(R201)의 저항치가 편차가 커져 저항치가 내려가면, 입력 저항(R201)의 열 잡음이 증가하고, 결과적으로, 노이즈 성분이 증대하여 전류 전압 변환부(300)의 SN비가 저하된다.

본 발명은 상기 사유를 감안하여 이루어지고, 전류 전압 변환 회로의 출력에 대한 불필요한 저주파 성분의 영향을 억제하면서도, 전류 전압 변환 회로의 SN비를 향상시킬 수 있는 대상물 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제1의 형태는, 대상 공간으로부터 대상물을 검출하는 대상물 검출 장치로서, 상기 대상 공간으로부터 수취한 적외선량의 변화에 따라 전류 신호를 출력하는 초전 소자와, 상기 초전 소자에 접속되는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기에 접속되는 귀환용 용량 소자와, 상기 용량 소자를 방전시키기 위한 방전 회로를 구비하고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하여 출력하는 전류 전압 변환 회로와, 상기 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환 회로와, 상기 제1 디지털 신호를 연산 처리함으로써, 상기 제1 디지털 신호가 나타내는 파형으로부터 상기 대상물에 대응하는 주파수 대역에 포함되는 주파수를 가지는 검출 성분을 추출하고, 상기 검출 성분의 파형을 나타내는 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하는 디지털 필터와, 상기 제2 디지털 신호에 의거하여 상기 대상 공간에 상기 대상물이 존재하는지 여부를 판정하는 판정 회로와, 상기 주파수 대역의 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분이 상기 전압 신호로부터 제거되도록 상기 방전 회로를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는 상기 소정 주파수에 대응하는 리셋 주기에 의거하여 상기 방전 회로를 제어하여 상기 용량 소자에 축적된 전하를 방출시키도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제2의 형태는, 상기 제1의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 발진 회로와, 리셋 회로를 구비한다. 상기 발진 회로는, 상기 리셋 주기로 펄스 신호를 생성하여 상기 리셋 회로에 출력하도록 구성된다. 상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성하여 상기 방전 회로에 출력하도록 구성된다. 상기 방전 회로는, 상기 리셋 신호를 수취하면 상기 용량 소자에 축적된 전하를 방출시키는 경로를 형성하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제3의 형태는, 상기 제2의 형태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정치와 일치하는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 상기 파형의 크기가 상기 소정치와 일치하면 제로 크로스점 검출 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 제로 크로스점 검출 회로를 구비한다. 상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호를 수취한 후에 최초로 상기 제로 크로스점 검출 신호를 수취했을 때에 상기 리셋 신호를 상기 방전 회로에 출력하도록 구성된다. 상기 소정치는, 상기 용량 소자에 전하가 축적되어 있지 않을 때의 상기 전압 신호의 크기에 대응하는 값이다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제4의 형태는, 상기 제3의 형태에 있어서, 상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호를 수취한 후에 소정 시간 경과해도 상기 제로 크로스점 검출 신호를 수취하지 않으면, 상기 소정 시간이 경과했을 때에 상기 리셋 신호를 상기 방전 회로에 출력하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제5의 형태는, 상기 제2∼제4의 형태중 어느 한개에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 넘었는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 넘으면 이상 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 이상 판정 회로를 구비한다. 상기 리셋 회로는 상기 이상 신호를 수취하면, 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제6의 형태는, 상기 제2∼제5의 형태중 어느 한개에 있어서, 상기 판정 회로는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기와 판정치를 비교하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 판정치를 넘으면 상기 대상물이 존재한다고 판정하도록 구성된다. 상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 판정치보다도 작은 금지값을 넘는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 금지값을 넘으면 금지 신호를 상기 리셋 회로에 출력하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 금지값 이하로 되면 해제 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 금지 회로를 구비한다. 상기 리셋 회로는, 상기 금지 신호를 수취하면 상기 해제 신호를 수취할 때까지는 상기 리셋 신호를 출력하지 않도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제7의 형태는, 상기 제2∼제6의 형태중 어느 한개에 있어서, 상기 AD 변환 회로는, 변환 가능한 상기 전압 신호 크기의 상한치를 가진다. 상기 제어부는, 상기 전압 신호의 크기가 상기 상한치 이하의 경계값을 넘는지 여부를 판정하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 경계값을 넘으면, 초과 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 보호 회로를 구비한다. 상기 리셋 회로는, 상기 초과 신호를 수취하면, 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제8의 형태는, 상기 제1∼제7의 형태 중 어느 한개에 있어서, 상기 초전 소자는 제1단 및 제2단을 가진다. 상기 연산 증폭기는, 제1 반전 입력 단자 및 제1 출력 단자를 가지는 제1 연산 증폭기와, 제2 반전 입력 단자 및 제2 출력 단자를 가지는 제2 연산 증폭기를 가진다. 상기 제1 반전 입력 단자는, 상기 제1단에 접속된다. 상기 제2 반전 입력 단자는, 상기 제2단에 접속된다. 상기 용량 소자는, 제1 용량 소자와 제2 용량 소자를 포함한다. 상기 제1 용량 소자는, 상기 제1 반전 입력 단자와 상기 제1 출력 단자의 사이에 접속된다. 상기 제2 용량 소자는, 상기 제2 반전 입력 단자와 상기 제2 출력 단자의 사이에 접속된다. 상기 전류 전압 변환 회로는, 상기 제1 출력 단자의 전압과 상기 제2 출력 단자의 전압의 차분을 출력하는 차분 회로를 구비한다. 상기 전압 신호는, 상기 차분의 파형을 나타내는 신호이다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제9의 형태는, 상기 제8의 형태에 있어서, 상기 전류 전압 변환 회로는 이상 검지 회로를 구비한다. 상기 이상 검지 회로는, 상기 제1 출력 단자의 상기 전압과 상기 제2 출력 단자의 상기 전압의 적어도 한쪽을 검출 전압으로서 취득하고, 상기 검출 전압이 소정 범위내의 값인지 여부를 판정하고, 상기 검출 전압이 상기 소정 범위 내의 값이 아니면, 이상 검지 신호를 상기 리셋 회로에 출력하도록 구성된다. 상기 리셋 회로는, 상기 이상 검지 신호를 수취하면 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제10의 형태는, 상기 제1∼제9의 형태중 어느 한개에 있어서, 보정 회로를 구비한다. 상기 보정 회로는, 상기 제1 디지털 신호에 의거하여 상기 전압 신호 중 상기 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저 주파 성분을 나타내는 보정용 디지털 신호를 생성하는 조정부와, 상기 보정용 디지털 신호를 보정용 아날로그 신호로 변환하여 AD 변환 회로에 출력하는 DA 변환기를 구비한다. 상기 AD 변환 회로는, 상기 전압 신호로부터 상기 보정용 아날로그 신호를 감산한 후에 상기 전압 신호를 상기 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.

본 발명에 관현된 대상물 검출 장치의 제11의 형태는, 상기 제10의 형태에 있어서, 상기 AD 변환 회로는, 적분기와, 양자화기와, DA 변환기를 구비한다. 상기 적분기는, 제3 연산 증폭기와, 제3 용량 소자를 구비한다. 상기 제3 연산 증폭기는, 상기 전류 전압 변환 회로에 접속되어 상기 전압 신호를 수취하는 제3 반전 입력 단자와, 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가진다. 상기 제3 용량 소자는, 상기 제3 반전 입력 단자와 상기 제3 출력 단자의 사이에 접속된다. 상기 양자화기는, 소정의 분해능으로 상기 제3 연산 증폭기의 상기 제3 출력 단자의 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하도록 구성된다. 상기 제1 디지털 신호는, 상기 양자화기로 출력되는 상기 디지털값을 나타내는 비트열이다. 상기 DA 변환기는, 상기 양자화기로부터 상기 디지털값을 수취하면 상기 디지털값에 따른 전압을 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다. 상기 보정용 DA 변환기는, 상기 보정용 아날로그 신호를 상기 제3 비반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제12의 형태는, 상기 제11의 형태에 있어서, 상기 소정의 분해능은 1비트이다. 상기 디지털 필터는, 상기 제1 디지털 신호를 복수 비트의 제3 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제1 필터부와, 상기 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 상기 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하는 제2 필터부를 구비한다. 상기 조정부는 상기 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 상기 보정용 디지털 신호를 생성하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제13의 형태는, 상기 제10의 형태에 있어서, 상기 보정 회로는, 상기 보정용 디지털 신호를 노이즈 셰이핑하고, 노이즈 셰이핑된 상기 보정용 디지털 신호를 상기 보정용 DA 변환기에 출력하는 노이즈 셰이퍼를 구비한다. 상기 보정용 DA 변환기는, 상기 노이즈 셰이핑된 보정용 디지털 신호를 상기 보정용 아날로그 신호로 변환하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제14의 형태는, 상기 제10의 형태에 있어서, 소정 전압을 가지는 내부 전원을 구비한다. 상기 보정용 DA 변환기는, 상기 내부 전원의 상기 소정 전압에 의거하여 상기 보정용 아날로그 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 연산 증폭기는, 반전 입력 단자와, 비반전 입력 단자와, 출력 단자를 구비한다. 상기 용량 소자는, 상기 반전 입력 단자와 상기 출력 단자의 사이에 접속된다. 상기 반전 입력 단자는, 상기 초전 소자에 접속된다. 상기 내부 전원은, 상기 비반전 입력 단자에 기준 전압을 부여하도록 상기 비반전 입력 단자에 전기적으로 접속된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제15의 형태는, 상기 제10의 형태에 있어서, 상기 AD 변환 회로는, 적분기와, 양자화기와, DA 변환기를 구비한다. 상기 적분기는, 제3 연산 증폭기와, 제3 용량 소자를 구비한다. 상기 제3 연산 증폭기는, 상기 전류 전압 변환 회로에 접속되어 상기 전압 신호를 수취하는 제3 반전 입력 단자와, 기준 전압이 부여되는 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가진다. 상기 제3 용량 소자는, 상기 제3 반전 입력 단자와 상기 제3 출력 단자의 사이에 접속된다. 상기 양자화기는, 소정의 분해능으로 상기 제3 출력 단자의 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하도록 구성된다. 상기 제1 디지털 신호는, 상기 양자화기로부터 출력되는 상기 디지털값을 나타내는 비트열이다. 상기 DA 변환기는 상기 양자화기로부터 상기 디지털값을 수취하면 상기 디지털값에 따른 전압을 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다. 상기 보정용 DA 변환기는, 상기 보정용 아날로그 신호를 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제16의 형태는, 상기 제1∼제15의 형태 중 어느 한개에 있어서, 상기 AD 변환 회로는, ΔΣ 방식에 의해 상기 전압 신호를 상기 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제17의 형태는, 상기 제1∼제16의 형태 중 어느 한개에 있어서, 상기 디지털 필터는, 상기 제2 디지털 신호를 나타내는 디지털값을 시리얼 방식으로 출력하도록 구성된다.

본 발명에 관련된 대상물 검출 장치의 제18의 형태는, 상기 제17의 형태에 있어서, 상기 시리얼 방식은 BMC 방식이다.

도 1은 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 2는 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 3은 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 4는 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 5는 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 다른 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 6은 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 7은 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 8은 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 9는 상기 실시 형태 1의 대상물 검출 장치의 디지털 처리부의 출력 형식을 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시 형태 2의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 11은 실시 형태 3의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 12는 상기 실시 형태 3의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 13은 상기 실시 형태 3의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 14는 상기 실시 형태 3의 대상물 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 15는 상기 실시 형태 3의 대상물 검출 장치의 다른 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 16은 실시 형태 4의 대상물 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.
도 17은 종래의 적외선 검출 장치의 구성을 나타내는 개략 회로도이다.

(실시 형태 1)

본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 대상 공간(검지 에어리어)으로부터 대상물을 검출하는 대상물 검출 장치이다. 본 실시 형태에서, 대상물은 인체이다. 따라서, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는 인감(人感) 센서이다.

본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와같이, 초전 소자(2)와, 전류 전압 변환부(전류 전압 변환 회로)(3)와, AD 변환부(AD 변환 회로)(4)와, 디지털 처리부(5)와, 제어부(6)를 구비한다.

초전 소자(2)는, 대상 공간으로부터 수취한 적외선량의 변화에 따라서 전류 신호를 출력하도록 구성된다.

전류 전압 변환부(3)는, 초전 소자(2)의 전류 신호를 전압 신호로 변환하여 AD 변환부(4)에 출력하도록 구성된다. 전류 전압 변환부(3)는, 초전 소자(2)에 접속되는 연산 증폭기(31)와, 연산 증폭기(31)에 접속되는 귀환용 용량 소자(콘덴서)(C1)와, 콘덴서(C1)를 방전시키기 위한 방전 회로(방전부)(33)를 구비한다. 연산 증폭기(31)는, 반전 입력 단자와, 비반전 입력 단자와, 출력 단자를 구비한다. 연산 증폭기(31)의 반전 입력 단자는, 초전 소자(2)에 접속된다. 콘덴서(C1)는, 연산 증폭기(31)의 반전 입력 단자와 출력 단자의 사이에 접속된다. 연산 증폭기(31)의 비반전 입력 단자는 기준 전원(32)에 접속된다. 이에 따라, 비반전 입력 단자에는, 기준 전원(32)으로부터 기준 전압이 부여된다.

방전 회로(33)는, 리셋 스위치이며, 리셋 신호를 수취하면 용량 소자(C1)에 축적된 전하를 방출시키는 경로를 형성하도록 구성된다.

AD 변환부(4)는, 전류 전압 변환부(3)로부터 출력되는 전압 신호를 디지털 신호(제1 디지털 신호)로 변환하여 디지털 처리부(5)에 출력하도록 구성된다. AD 변환부(4)는, 변환 가능한 전압 신호 크기의 상한치(본 실시 형태에서는 Vth0) 및 하한치(본 실시 형태에서는 －Vth0)를 가진다. 본 실시 형태에서, AD 변환부(4)는, ΔΣ 방식에 의해 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.

디지털 처리부(5)는, 디지털 필터(51)와, 판정 회로(52)를 구비한다.

디지털 필터부(51)는, 제1 디지털 신호를 연산 처리함으로써, 제1 디지털 신호가 나타내는 파형으로부터 대상물에 대응하는 주파수 대역(검지 주파수 대역)에 포함되는 주파수를 가지는 검출 성분을 추출하고, 검출 성분의 파형을 나타내는 디지털 신호(제2 디지털 신호)를 생성하여 출력하도록 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 대상물은 인체이며, 상기 검지 주파수 대역은 0.1Hz 이상 10Hz 이하이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 디지털 필터(51)는, 제2 디지털 신호를 나타내는 디지털 값을 시리얼 방식으로 출력하도록 구성된다. 시리얼 방식은 BMC 방식이다.

판정 회로(52)는 제2 디지털 신호에 의거하여 대상 공간에 대상물이 존재하는지 여부를 판정하도록 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 판정 회로(52)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기와 판정치(제1의 역치)Vth1(－Vth1)를 비교하여, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 판정치 Vth1(－Vth1)를 넘으면 대상물이 존재한다고 판정하도록 구성된다. 판정 회로(52)는, 대상물이 존재한다고 판정하면, H 레벨의 검지 신호를 출력하도록 구성된다.

제어부(6)는, 검지 주파수 대역의 하한치(0.1Hz) 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분이 전압 신호로부터 제거되도록 방전 회로(33)를 제어하도록 구성된다. 제어부(6)는, 소정 주파수에 대응하는 주기(리셋)에 의거하여 방전 회로(33)를 제어하여 용량 소자(C1)에 축적된 전하를 방출시키도록 구성된다. 본 실시 형태에서, 소정 주파수는 하한치(＝0.1Hz)와 동일하다. 즉, 0.1Hz 이하의 주파수를 가지는 저주파 성분이 제거된다. 이 경우, 리셋 주기는, 소정 주파수(＝0.1Hz)에 대응하는 10s이다.

본 실시 형태에 있어서, 제어부(6)는, 발진 회로(61)와, 리셋 회로(62)와, 제로 크로스점 검출 회로(63)와, 이상 판정 회로(64)와, 금지 회로(65)와, 보호 회로(66)를 구비한다.

발진 회로(61)는 리셋 주기로 펄스 신호를 생성하여 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다.

제로 크로스점 검출 회로(63)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정값에 일치하는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정값에 일치하면 제로 크로스점 검출 신호를 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다. 상기 소정값은, 용량 소자(C1)에 전하가 축적되어 있지 않을 때의 전압 신호의 크기에 대응하는 값이다.

이상 판정 회로(64)는 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 초과했는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 초과하면 이상 신호(이상 발생 신호)를 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다.

금지 회로(65)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 판정치보다도 작은 금지값을 초과하는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 금지값을 초과하면 금지 신호를 리셋 회로(62)에 출력하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 금지값 이하로 되면 해제 신호를 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다.

보호 회로(66)는, 전압 신호의 크기가 AD 변환 회로(4)의 변환 가능한 전압 신호 크기의 상한치(Vth0) 이하의 경계값(Vth3)을 초과하는지 여부를 판정하고, 전압 신호의 크기가 경계값을 초과하면, 초과 신호를 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다.

리셋 회로(62)는, 펄스 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성하여 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다.

본 실시 형태에서, 리셋 회로(62)는, 펄스 신호를 수취한 후에 최초로 제로 크로스점 검출 신호를 수취했을 때에 리셋 신호를 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다. 또한, 리셋 회로(62)는, 펄스 신호를 수취한 후에 소정 시간 경과해도 제로 크로스점 검출 신호를 수취하지 않으면, 소정 시간이 경과했을 때에 리셋 신호를 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다.

리셋 회로(62)는, 이상 신호(이상 발생 신호)를 수취하면, 방전 회로(33)에 리셋 신호를 출력하도록 구성된다. 또한, 리셋 회로(62)는, 초과 신호를 수취하면, 방전 회로(33)에 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

리셋 회로(62)는, 금지 신호를 수취하면 해제 신호를 수취할 때까지는 리셋 신호를 출력하지 않도록 구성된다.

이하, 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와같이, 초전 소자(2)와, 전류 전압 변환부(3)와, AD 변환부(4)와, 디지털 처리부(5)와, 제어부(6)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서, 일예로서 검지 에어리어 내의 인체 검지에 이용되는 적외선 검출 장치(1)에 대하여 설명하는데, 적외선 검출 장치(1)가 예를 들면 가스 검지 등의 인체 검지 이외의 용도에 이용되는 것을 방해하는 취지는 아니다.

초전 소자(2)는, 검지 에어리어(대상 공간)로부터 적외선을 수광하고, 수광한 적외선량의 변화에게 따라서 전류 신호를 출력한다.

전류 전압 변환부(3)는, 도 17의 전류 전압 변환부(300)와 기본적으로 동일한 구성이며, 반전 입력단에 초전 소자(2)가 접속된 연산 증폭기(제1 연산 증폭기)(31)를 가지고 있다. 연산 증폭기(31)의 출력단-반전 입력단간에는, 교류 귀환용 용량 소자로서의 콘덴서(C1)가 접속되어 있다. 연산 증폭기(31)의 비반전 입력단에는, 기준 전압을 발생하는 기준 전원(32)이 접속되어 있다.

이와같이 구성되는 용량 변환형의 전류 전압 변환부(3)에 의하면, 초전 소자(2)로부터의 전류 신호(미약한 전류 신호)는, 콘덴서(C1)의 임피던스를 이용하여 전압 신호로 변환된다. 따라서, 연산 증폭기(31)로부터 출력되는 전압(연산 증폭기(31)의 출력 단자의 전압)은, 기준 전원(32)이 발생하는 기준 전압으로부터 콘덴서(C1)의 양단 전압을 뺀 값이 된다. 요컨대, 전류 전압 변환부(3)의 출력은, 기준 전압을 동작점으로 하여, 초전 소자(2)가 적외선을 수광함에 의한 전류 신호의 변화에 따라서 동작점으로부터 변화된다.

또한, 이하에서는 설명을 간단하게 하기 위해서, 상기 동작점(기준 전압)에 있을 때의 전류 전압 변환부(3)의 출력을 제로로 하여 설명한다. 즉, 전류 전압 변환부(3)의 출력은, 연산 증폭기(31)로부터 출력되는 전압의 동작점으로부터의 변화량을 의미한다.

여기에서, 연산 증폭기(31)의 출력단-반전 입력단간에는, 콘덴서(C1)와 병렬로 리셋 스위치(33)가 접속되어 있다. 리셋 스위치(33)는, 제어부(6)로부터의 리셋 신호에 의해 온 오프 제어되고, 온일 때에는, 콘덴서(C1)에 축적되어 있는 전하를 방전하기 위한 방전 경로를 형성하는 방전부(방전 회로)로서 기능한다. 즉, 리셋 스위치(33)가 온되면, 콘덴서(C1)의 양단 전압이 제로에 리셋되고, 전류 전압 변환부(3)의 출력값은 제로(동작점)에 리셋된다.

AD 변환부(4)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력치를 디지털값으로 변환하도록 구성된다. 즉, AD 변환부(4)는, 전류 전압 변환부(3)로부터 입력되는 전압치(아날로그값)를 디지털값으로 변환하여 디지털 처리부(5)에 출력한다. 즉 AD 변환부(4)는 아날로그 신호의 순간값을 디지털의 시리얼 비트열로 변환하여 출력한다. AD 변환부(4)는, 디지털값으로 변환 가능한 아날로그값의 범위를 나타내는 대응 범위(여기서는 －Vth0∼Vth0로 한다)가, 외부로부터 주어지는 레퍼런스 전압의 크기에 따라서 미리 설정되어 있다. AD 변환부(4)는, 이 대응 범위 외의 진폭을 가지는 아날로그 신호가 입력되면 출력이 포화한다.

디지털 처리부(5)는 AD 변환부(4)로부터 입력되는 디지털 신호에 의거하여, 검지 에어리어 내의 인체의 존재 여부를 판정한다. 즉, 디지털 처리부(5)는 AD 변환부(4)의 출력치(전류 전압 변환부(3)의 출력에 상당한다)와, 미리 정해져 있는 제1의 역치를 비교함으로써 검지 에어리어 내의 인체의 존재 여부를 판정하는 판정부(판정 회로)(52)를 가지고 있다. 판정부(52)는 AD 변환부(4)의 출력치의 절대값이 제1의 역치를 넘는 기간에는, 검지 에어리어 내에 사람이 있다고 판정하여 H레벨의 검지 신호를 출력하고, 제1의 역치 이내이면 검지 에어리어 내에 사람이 없다고 판정하여 검지 신호를 L레벨로 한다.

디지털 처리부(5)(디지털 필터(51))는, AD 변환부(4)의 출력 중 소정의 주파수 대역의 신호 성분을 통과시키도록 구성된다. 본 실시 형태에서, 디지털 처리부(5)는, 인체 검지 시에 초전 소자(2)가 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(여기서는 0.1Hz∼10Hz 정도로 한다)을 통과 대역으로 하는 디지털 밴드 패스 필터(이하, 밴드 패스 필터를 「BPF」라고 한다)로서의 기능을 가지고 있다.

여기에서, 도 17에 나타내는 종래예의 적외선 검출 장치(1P)와 같이, 아날로그 BPF를 이용하는 경우에, 0.1Hz∼10Hz 정도의 신호를 통과시키기 위해서는, 회로 정수의 비교적 큰 콘덴서 등의 소자가 필요해진다. 이러한 소자는 IC(집적 회로)에 외부 부착되게 되므로, 이 구성에서 적외선 검출 장치(1)의 회로 부분을 원칩화할 수 없다. 이에 대하여, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 상술한 바와 같이 디지털 BPF를 이용함으로써, 외부 부착형 부품이 불필요해져 회로 부분을 원 칩화할 수 있다는 이점이 있다.

이상 설명한 구성의 적외선 검출 장치(1)에서, 초전 소자(2)로부터 출력된 전류 신호는, 전류 전압 변환부(3)에서 전압 신호로 변환된 후, AD 변환부(4)에서 디지털값으로 변환되어, 디지털 처리부(5)에 입력된다. 디지털 처리부(5)는 입력된 디지털값에 의거하여 검지 에어리어 내의 인체의 존재 여부를 판단하고, 판단 결과를 후단의 마이크로컴퓨터(도시하지 않음) 등에 출력한다.

그런데, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 제어부(6)가 적절히 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)를 리셋함으로써, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 소정 주파수 이하의 불필요한 저주파 성분(이하, 「불필요 성분」이라고 한다)을 제거한다. 불필요 성분은, 초전 소자(2)로부터 출력되는 전류 신호에 대하여, 예를 들면 주위 온도의 변화 등에 기인하여 검지 대상(인체)과는 관계없이 발생하는 저주파의 변동 성분이다.

즉, 제어부(6)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 불필요 성분을 제거하는 타이밍에서 리셋 신호를 출력하고, 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)의 양단 전압을 리셋한다. 구체적으로 설명하면, 제어부(6)는, 불필요 성분을 제거하도록 미리 정해져 있는 주기로 클록 신호를 발생하는 발진기(도시하지 않음)를 가지고, 이 클록 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성한다.

클록 신호를 발생하는 주기는, 불필요 성분의 상한이 되는 주파수에 의해 정해진다. 여기에서는 일예로서, 인체 검지 시에 초전 소자(2)가 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(0.1Hz∼10Hz정도)과의 관계로부터, 불필요 성분은 0.1Hz 이하의 저 주파 성분이라고 가정한다.

즉, 불필요 성분의 상한의 주파수가 0.1Hz이면, 이 주파수에 대응하는 10초라고 하는 시간이 클록 신호를 발생하는 주기가 된다. 제어부(6)가, 이와같이 하여 정해지는 주기로 콘덴서(C1)를 리셋하면, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 불필요 성분이 제거되게 된다. 요컨대, 제어부(6)와 전류 전압 변환부(3)는, 불필요 성분의 상한의 주파수를 컷오프 주파수로 하는 하이 패스 필터를 구성한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 제어부(6)에는, 디지털 처리부(5)의 출력이 피드백 신호로서 입력되어 있다. 디지털 처리부(5)는, 상술한 바와 같이 0.1Hz∼10Hz를 통과 대역으로 하는 디지털 BPF(필터부)로서의 기능을 가지므로, 피드백 신호는, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 적어도 불필요 성분이 제거된 신호로 된다.

적외선 검출 장치(1)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력 중 소정 주파수 대역의 신호 성분을 통과시키는 필터부(디지털 필터)(51)를 구비한다. 제어부(6)는, 필터부의 출력이 피드백 신호로서 입력되어 있고, 클록 신호의 발생 후에 있어서 피드백 신호의 최초의 제로 크로스점에서 리셋 신호를 생성하여 용량 소자(C1)를 리셋한다.

본 실시 형태에서, 제어부(6)는, 도 3에 나타내는 바와같이, 10초 주기로 발생하는 클록 신호의 발생 후에 있어서, 피드백 신호의 최초의 제로 크로스점에서 리셋 신호를 출력하고, 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)를 리셋한다. 여기서 말하는 피드백 신호의 제로 크로스점은, 디지털 처리부(5)의 출력이 제로(동작점)로 되는 시점을 의미한다. 도 3에서, (a)가 전류 전압 변환부(3)에 입력되는 전류 신호, (b)가 전류 전압 변환부(3)로부터 출력되는 전압 신호, (c)가 디지털 처리부(5)의 출력(피드백 신호), (d)가 리셋 신호를 나타내고 있다. 또한, 도 3(c) 및 이하에서 설명하는 도면에 있어서는, 실제로는 디지털값인 디지털 처리부(5)의 출력값을 아날로그값으로서 나타낸다.

예를 들면, 도 3과 같이, 전류 전압 변환부(3)에 0.1Hz 이하의 불필요 성분만으로 이루어지는 전류 신호가 입력된 경우, 디지털 처리부(5)는, 도 3(c)에 나타내는 바와같이 불필요 성분이 제거된 피드백 신호를 제어부(6)에 출력한다. 여기에서, 피드백 신호는 노이즈 성분을 포함하고 있으므로, 도 3(c)와 같은 변동을 가진다. 피드백 신호에 포함되는 노이즈 성분은 주로 AD 변환전에 전류 전압 변환부(3)에서 발생하는 회로 노이즈나, AD 변환 후에 디지털 처리부(5)에서 발생하는 노이즈를 포함하고 있다. 제어부(6)는, 10초 주기로 발생하는 클록 신호의 발생후에 있어서, 피드백 신호의 제로 크로스점(즉, 노이즈 성분이 제로가 되는 점)에서 리셋 신호를 출력하여, 콘덴서(C1)를 리셋한다.

따라서, 제어부(6)가 콘덴서(C1)를 리셋하는 것은, 디지털 처리부(5)의 출력이 제로가 될 때이며, 리셋 시의 전위차에 의해 디지털 처리부(5)의 출력에 발생할 수 있는 변동을 억제할 수 있다.

또한, 제어부(6)는, 도 4에 나타내는 것과 같이 클록 신호의 발생 후, 소정의 연장 시간에 걸쳐서 피드백 신호의 제로 크로스점이 발생하지 않으면, 클록 신호의 발생으로부터 연장 시간이 경과한 시점에서, 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)를 리셋한다. 도 4에서는, (a)가 디지털 처리부(5)의 출력(피드백 신호), (b)가 리셋 신호를 나타내고 있다. 즉, 적외선 검출 장치(1)에 있어서, 제어부(6)는, 클록 신호의 발생 후, 소정의 연장 시간에 걸쳐서 피드백 신호의 제로 크로스점이 생기지 않으면, 클록 신호의 발생으로부터 연장 시간이 경과한 시점에서 리셋 신호를 생성하여 용량 소자(C1)를 리셋한다.

여기에서, 연장 시간은, 적어도 발진기가 클록 신호를 발생하는 주기보다도 짧은 시간이며, 주기가 10초인 경우, 예를 들면 연장 시간은 3초로 설정된다. 또한, 연장 시간은 클록 신호를 발생하는 주기보다도 긴 시간(예를 들면 20초)으로 설정되어도 된다.

이 구성에 의하면, 적외선 검출 장치(1)에 어떠한 이상이 생김으로써, 클록 신호의 발생 후, 연장 시간 경과해도 디지털 처리부(5)의 출력이 제로로 되지 않는 경우에도, 콘덴서(C1)가 리셋되어, 불필요 성분이 제거되게 된다.

또한, 본 실시 형태의 다른 예로서, 제어부(6)는, 도 5에 나타내는 바와같이 발진기가 클록 신호를 출력하는 타이밍에서 리셋 신호를 출력하여, 콘덴서(C1)를 리셋하도록 구성되어 있어도 된다. 도 5에서는, (a)가 디지털 처리부(5)의 출력(피드백 신호), (b)가 리셋 신호를 나타내고 있다. 이 경우, 제어부(6)는, 디지털 처리부(5)의 출력에 관계없이 클록 신호를 발생하면 되므로, 디지털 처리부(5)로부터 제어부(6)로의 피드백 신호가 불필요해져, 회로 구성을 간략화할 수 있다.

그런데, 제어부(6)는, 미리 정해져 있는 허용 시간 이상 연속하여 전류 전압 변환부(3)의 출력값의 절대치가 제1의 역치를 넘은 경우에, 리셋 신호를 출력하여 콘덴서(C1)를 리셋하는 이상 보호부를 가지고 있다. 즉, 이 적외선 검출 장치(1)에 있어서, 제어부(6)는, 미리 정해져 있는 허용 시간 이상 연속하여 전류 전압 변환부(3)의 출력값의 절대치가 소정의 역치를 넘은 경우에, 용량 소자(C1)를 리셋하는 이상 보호부(이상 판정 회로(64) 및 리셋 회로(62))를 가진다.

요컨대, 적외선 검출 장치(1)가 정상이면, 인체 검지시에 도 6(a)에 도시하는 바와같이 디지털 처리부(5)의 출력값의 절대치가 주기적으로 제1의 역치(Vth1)를 넘기 때문에, 검지 신호는 도 6(b)에 나타내는 바와같이 H레벨과 L레벨을 반복한다. 한편, 적외선 검출 장치(1)에 이상이 있으면, 검지 신호는 도 6(c)에 나타내는 바와같이 H레벨을 유지하는 경우가 있다. 여기서, 도 6(c)와 같이 검지 신호가 H레벨을 유지한 채 허용 시간이 경과하면, 제어부(6)는 도 6(d)에 나타내는 바와같이 리셋 신호를 출력하여 콘덴서(C1)를 리셋한다.

이 구성에 의하면, 적외선 검출 장치(1)의 동작에, 검지 신호가 허용 시간 이상에 걸쳐서 H레벨이 되는 이상이 발생한 경우에, 제어부(6)는 이상이라고 판단하여 콘덴서(C1)를 리셋하므로, 이후, 인체 검지를 정상적으로 행하는 것이 가능해진다.

또한, 제어부(6)는, AD 변환부(4)의 입력의 절대치가, AD 변환부(4)에서 디지털값으로 변환 가능한 대응 범위의 앞에 설정되어 있는 제3의 역치를 넘은 경우에, 리셋 신호를 출력하여 콘덴서(C1)를 리셋하는 AD 변환 보호부를 가지고 있다. 즉, 적외선 검출 장치(1)에 있어서, 제어부(6)는, AD 변환부(4)의 입력의 절대치가, AD 변환부(4)에서 디지털값으로 변환 가능한 대응 범위의 상한치 Vth0 이하로 설정되어 있는 제3의 역치 Vth3를 넘으면, 용량 소자(C1)를 리셋하는 AD 변환 보호부(보호 회로(66) 및 리셋 회로(62))를 가진다.

즉, 도 7에 도시하는 바와같이, 대응 범위의 상한치 Vth0보다 조금 낮은 곳에 상한이 되는 제3의 역치 Vth3가 설정되고, 대응 범위의 하한치 -Vth0보다 조금 높은 곳에 하한이 되는 제3의 역치 -Vth3이 설정되어 있다. 도 7에서는, (a)가 전류 전압 변환부(3)의 출력치, (b)가 리셋 신호를 나타내고 있다. 제어부(6)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력치(AD 변환부(4)의 입력치)를 감시하고, 이 값이 제3의 역치 Vth3(혹은 -Vth3)에 도달하면, 상기 제3의 역치 Vth3, -Vth3을 넘었다고 판단하고 리셋 신호를 출력하여, 콘덴서(C1)를 리셋한다.

이 구성에 의하면, 제어부(6)는, AD 변환부(4)의 입력이 대응 범위에서 벗어나게 되면, 콘덴서(C1)를 리셋함으로써, AD 변환부(4)의 입력인 전류 전압 변환부(3)의 출력치를 제로(동작점)에 리셋한다. 따라서, AD 변환부(4)의 입력이 대응 범위로부터 벗어나지 않고, 적외선 검출 장치(1)는, AD 변환부(4)의 출력이 포화하는 것을 회피하여, 항상 인체 검지 가능한 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제3의 역치 Vth3, -Vth3는, 대응 범위의 상한치 Vth0, 하한치 -Vth0과 같은 값이어도 된다.

이 적외선 검출 장치(1)는, 상기 전류 전압 변환부의 출력치에 상당하는 값의 절대치와 소정의 제1의 역치(판정치)를 비교하고, 상기 절대치가 상기 제1의 역치를 넘는지 여부에 따라 검지 대상의 유무를 판정하는 판정부(52)를 더 구비한다. 제어부(6)는, 상기 절대치가 상기 제1의 역치보다도 낮은 제2의 역치(금지값) 이내일 때에는 상기 용량 소자를 리셋 가능한 제1의 동작 모드에서 동작하고, 상기 절대치가 상기 제2의 역치를 넘을 때에는 상기 용량 소자의 리셋을 행하지 않는 제2의 동작 모드에서 동작하는 것이 보다 바람직하다.

즉, 제어부(6)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력값의 절대치가 인체 검지를 위한 제1의 역치보다도 낮은 제2의 역치 이내일 때에는 제1의 동작 모드에서 동작하고, 제2의 역치를 넘을 때에는 제2의 동작 모드에서 동작한다. 제어부(6)는, 제1의 동작 모드에 있어서는 리셋 신호를 출력 가능한데 비하여, 제2의 동작 모드에 있어서는 리셋 신호를 출력하지 않는다.

구체적으로, 제어부(6)는, 도 8(a)에 나타내는 바와같이 전류 전압 변환부(3)의 출력치에 상당하는 디지털 처리부(5)의 출력(피드백 신호)을 제2의 역치 -Vth2, Vth2와 비교한다. 디지털 처리부(5)의 출력이 제2의 역치 -Vth2, Vth2로 규정된 범위(-Vth2∼Vth2) 바깥으로 나가면, 제어부(6)는 도 8(c)에 나타내는 바와같이 제1의 동작 모드로부터 제2의 동작 모드로 전환하기 위한 제2 모드 전환 신호를 출력한다. 한편, 디지털 처리부(5)의 출력이 제2의 역치 -Vth2, Vth2로 규정된 범위(-Vth2∼Vth2) 내로 되돌아가면, 제어부(6)는 도 8(d)에 나타내는 바와같이 제2의 동작 모드로부터 제1의 동작 모드로 전환하기 위한 제1 모드 전환 신호를 출력한다.

또한, 도 8에서는, (a)가 디지털 처리부(5)의 출력(피드백 신호), (b)가 리셋 신호, (c)가 제2 모드 전환 신호, (d)가 제1 모드 전환 신호, (e)가 검지 신호를 나타내고 있다.

제1의 동작 모드에 있어서, 제어부(6)는, 상술한 바와같이 10초 주기로 발생하는 클록 신호의 발생 후에 있어서, 피드백 신호의 최초의 제로 크로스점에서 리셋 신호를 출력하고, 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)를 리셋한다. 한편, 제2의 동작 모드에 있어서, 제어부(6)는, 클록 신호를 정지하고, 콘덴서(C1)를 리셋하기 위한 동작을 정지한다. 또한, 제1 모드 변경 신호에 의해 제2의 동작 모드로부터 제1의 동작 모드로 전환하면, 제어부(6)는, 동작 모드의 전환 후 최초의 피드백 신호의 제로 크로스점에서 리셋 신호를 출력하고, 리셋 스위치(33)를 온하여 콘덴서(C1)를 리셋한다.

이 구성에 의하면, 적외선 검출 장치(1)는, 전류 전압 변환부(3)의 출력값의 절대치가 제2의 역치를 넘는 경우에는 콘덴서(C1)가 리셋되지 않으므로, 인체 검지 동작의 도중에 전류 전압 변환부(3)의 출력값이 제로(동작점)에 리셋되어버리는 일이 없다. 따라서, 인체 검지 동작의 도중에 전류 전압 변환부(3)의 출력값이 리셋되어 버림에 의한 검지 신호의 지연이나 출력실패를 방지할 수 있어, 인체 검지의 감도가 향상된다는 이점이 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)는, 대상 공간으로부터 대상물을 검출하는 대상물 검출 장치로서, 초전 소자(2)와, 전류 전압 변환 회로(전류 전압 변환부)(3)와, AD 변환 회로(AD 변환부)(4)와, 디지털 필터(51)와, 판정 회로(52)와, 제어부(6)를 구비한다. 초전 소자(2)는, 대상 공간으로부터 수취한 적외선량의 변화에 따라서 전류 신호를 출력하도록 구성된다. 전류 전압 변환 회로(3)는, 초전 소자(2)에 접속되는 연산 증폭기(31)와, 연산 증폭기(31)에 접속되는 귀환용 용량 소자(C1)와, 용량 소자(C1)를 방전시키기 위한 방전 회로(33)를 구비하고, 전류 신호를 전압 신호로 변환하여 출력하도록 구성된다. AD 변환 회로(4)는, 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하여 출력하도록 구성된다. 디지털 필터(51)는, 제1 디지털 신호를 연산 처리함으로써, 제1 디지털 신호가 나타내는 파형으로부터 대상물에 대응하는 주파수 대역(검출 주파수 대역)에 포함되는 주파수를 가지는 검출 성분을 추출하여, 검출 성분의 파형을 나타내는 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하도록 구성된다. 판정 회로(52)는, 제2 디지털 신호에 의거하여 대상 공간에 대상물이 존재하는지 여부를 판정하도록 구성된다. 제어부(6)는 주파수 대역(검출 주파수 대역)의 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분이 전압 신호로부터 제거되도록 방전 회로(33)를 제어하도록 구성된다. 제어부(6)는 소정 주파수에 대응하는 주기(리셋 주기)에 의거하여 방전 회로(33)를 제어하여 용량 소자(C1)에 축적된 전하를 방출시키도록 구성된다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, 제어부(6)는, 발진 회로(61)와, 리셋 회로(62)를 구비한다. 발진 회로(61)는, 리셋 주기로 펄스 신호를 생성하여 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다. 리셋 회로(62)는, 펄스 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성하여 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다. 방전 회로(33)는, 리셋 신호를 수취하면 용량 소자(C1)에 축적된 전하를 방출시키는 경로를 형성하도록 구성된다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, 제어부(6)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정치와 일치하는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정치와 일치하면 제로 크로스점 검출 신호를 리셋 회로(62)에 출력하는 제로 크로스점 검출 회로(63)를 구비한다. 리셋 회로(62)는, 펄스 신호를 수취한 후에 최초로 제로 크로스점 검출 신호를 수취했을 때에 리셋 신호를 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다. 소정치는 용량 소자(C1)에 전하가 축적되어 있지 않을 때의 전압 신호의 크기에 대응하는 값이다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, 리셋 회로(62)는, 펄스 신호를 수취하고 나서 소정 시간(연장 시간) 경과해도 제로 크로스점 검출 신호를 수취하지 않으면, 소정 시간이 경과했을 때에 리셋 신호를 방전 회로(33)에 출력하도록 구성된다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, 제어부(6)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치(제1의 역치 Vth1)를 소정 시간(허용 시간) 동안 넘었는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간 동안 넘으면 이상 신호를 리셋 회로(62)에 출력하는 이상 판정 회로(64)를 구비한다. 리셋 회로(62)는, 이상 신호를 수취하면, 방전 회로(33)에 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, 판정 회로(52)는, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기와 판정치(제1의 역치 Vth1)를 비교하여, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 판정치를 넘으면 대상물(본 실시 형태에서는 인체)이 존재한다고 판정하도록 구성된다. 제어부(6)는 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 판정치(제1의 역치 Vth1)보다도 작은 금지값(제2의 역치 Vth2)을 넘는지 여부를 판정하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 금지값을 넘으면 금지 신호를 리셋 회로(62)에 출력하고, 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 금지값 이하로 되면 해제 신호를 리셋 회로(62)에 출력하는 금지 회로(65)를 구비한다. 리셋 회로(62)는, 금지 신호를 수취하면 해제 신호를 수취할 때까지는 리셋 신호를 출력하지 않도록 구성된다.

또한, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에서, AD 변환 회로(4)는, 변환 가능한 전압 신호 크기의 상한치 Vth0를 가진다. 제어부(6)는, 전압 신호의 크기가 상한치 Vth0 이하의 경계값(제3의 역치) Vth3을 넘는지 여부를 판정하고, 전압 신호의 크기가 경계값 Vth3을 넘으면, 초과 신호를 리셋 회로(62)에 출력하는 보호 회로(66)를 구비한다. 리셋 회로(62)는, 초과 신호를 수취하면, 방전 회로(33)에 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

환언하면, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 초전 소자(2)와, 귀환용 용량 소자(C1)가 접속된 연산 증폭기(31)를 이용하여, 초전 소자(2)로부터 출력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부(3)를 구비하고, 용량 소자(C1)에 축적된 전하를 방전하기 위한 방전 경로를 형성하는 방전부(32)를 전류 전압 변환부(3)에 가지고 있고, 방전부(33)를 제어함으로써, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 제거하는 타이밍에서 용량 소자(C1)를 리셋하는 제어부(6)가 설치되어 있다.

또한, 제어부(6)는, 저주파 성분을 제거하도록 미리 정해져 있는 주기로 클록 신호를 발생하는 발진기(61)를 가지고 있고, 클록 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성하고, 리셋 신호에 의해 용량 소자(C1)를 리셋한다.

이상 설명한 구성의 적외선 검출 장치(1)에 의하면, 제어부(6)가, 방전부로 되는 리셋 스위치(33)를 제어하여 콘덴서(C1)의 양단 전압을 리셋함으로써, 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 불필요 성분을 제거할 수 있다. 즉, 초전 소자(2)로부터 출력되는 출력 전류에는, 예를 들면 주위 온도의 변화 등에 기인하여, 검지 대상(예를 들면 인체)과는 관계없는 불필요한 저주파 성분이 포함되는 경우가 있다. 이에 대하여, 상기 구성의 적외선 검출 장치(1)에서는, 이러한 불필요한 저 주파 성분을 불필요 성분으로서 제거할 수 있으므로, 불필요 성분이 원인으로 오검지 등이 발생하는 것을 회피할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 이 적외선 검출 장치(1)는, 전류 전압 변환부(3)의 입력단에 초전 소자(2)만이 접속되어 있으므로, 배경 기술란에서 설명한 것과 같이 입력 저항이 전류 전압 변환부(3)의 입력단에 접속되는 구성에 비하여, 전류 전압 변환부(3)의 SN비가 향상된다. 즉, 전류 전압 변환부(3)의 입력단에 입력 저항이 접속되어 있는 구성에서는, 입력 저항에서 발생하는 노이즈 성분이 전류 전압 변환부(3)에 입력되게 되어, 전류 전압 변환부(3)의 SN비가 저하된다. 특히, 적외선 검출 장치(1)의 소형화 관점에서 입력 저항은 통상, IC(집적 회로)에 내장되는 저항 소자로 구성되고, 이러한 저항 소자에서 고저항을 실현하고자 하면, 온도 특성이 크고 저항치의 편차가 커진다. 입력 저항의 저항치에 편차가 생겨 저항치가 낮아지면, 입력 저항의 열 잡음이 증가하여, 전류 전압 변환부(3)의 SN비는 저하된다.

이에 대하여, 상기 구성의 적외선 검출 장치(1)는, 전류 전압 변환부(3)의 콘덴서(C1)가 리셋되는 타이밍을 제어부(6)가 제어함으로써 불필요 성분을 제거하고 있으므로, 입력 저항을 포함하는 직류 귀환 회로를 생략할 수 있다. 따라서, 입력 저항을 포함하는 직류 귀환 회로에 기인한 노이즈의 영향을 없애, 전류 전압 변환부(3)의 SN비를 개선할 수 있다.

본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1)에 의하면, 전류 전압 변환부(3)의 출력에 대한 불필요한 저주파 성분의 영향을 억제하면서도, 전류 전압 변환부(3)의 SN비를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1)는, 배경 기술란에서 설명한 바와 같이 전류 전압 변환부(3)의 출력단-입력단간에 직류 귀환 회로가 부가되어 있는 구성에 비해, 직류 귀환 회로가 불필요해지는 분만큼 회로 규모가 작아진다는 이점도 있다.

그런데, 본 실시 형태에 있어서, AD 변환부(4)로서 ΔΣ(델타 시그마) 방식의 AD 변환기가 이용되고 있다. 즉, AD 변환부(4)는 ΔΣ방식이다. 이에 따라, 비교적 소형이고 또한 고정밀도의 AD 변환부(4)를 실현할 수 있다.

또한, 디지털 처리부(5)는 시리얼 방식으로 디지털 신호를 출력한다. 구체적으로, 디지털 처리부(5)는, 도 9(a)에 나타내는 바와같이 스타트 비트(101), 메인 필터 출력(102), 검지 신호 상태(103), 동작 모드 판정 결과(104), 스탑 비트(105)로 이루어지는 신호 형식을 채용한다. 메인 필터 출력(102)은 피드백 신호와 마찬가지로, 디지털 BPF를 통과시킴으로써 전류 전압 변환부(3)의 출력으로부터 적어도 불필요성분이 제거된 신호의 순간적 값을 나타낸다. 또한, 검지 신호 상태(103)는 검지 신호의 상태(H 레벨이나 L레벨)를 나타내고, 동작 모드 판정 결과(104)는 동작 모드를 나타내고 있다.

디지털 처리부(5)는, 1회의 통신으로 16비트(메인 필터 출력(102)이 10비트, 스탑 비트(105)가 3비트, 그 외 각 1비트씩)의 디지털 신호를, 도 9(c)에 나타내는 송신 클록(예를 들면 1MHz)에 동기하여 시리얼 통신으로 출력한다. 이에 따라, 디지털 처리부(5)는, 클록과 각종 데이터를 중첩시켜서 1개의 신호선으로 전송 가능해지므로, 단자수를 적게 할 수 있어 적외선 검출 장치(1)의 소형화로 이어진다는 이점이 있다.

디지털 처리부(5)는, 시리얼 방식으로서, 셀마다 출력이 반전되는 BMC 인코드 방식을 이용하고 있다. 바꾸어 말하면, 디지털 처리부(5)는, 셀마다 출력이 반전하는 BMC(Biphase Mark Code) 인코드 방식을 이용하여 출력을 변환하고 있다. 즉, 디지털 처리부(5)는, 도 9(b)에 나타내는 바와같이 「1」이라는 데이터를 BMC에 의해 「01」혹은 「10」으로 인코드하고, 「0」이라는 데이터를 BMC에 의해「00」혹은 「11」로 인코딩하여, 셀마다 출력을 반전시킨다. 또한, 여기에서 말하는 셀은, 인코드 전의 1비트분의 데이터를 출력하기 위한 타임 슬롯을 의미한다.

이와 같이, 디지털 처리부(5)는, BMC 인코드 방식을 채용함으로써 셀마다 반드시 출력이 반전되므로, 신호에 저주파 성분이 포함되지 않고, 전류 전압 변환부(3)의 입력에 대한 저주파성분의 영향이 작다는 이점이 있다. 따라서, 적외선 검출 장치(1)의 소형화에 있어, 전류 전압 변환부(3)의 입력과 디지털 처리부(5)의 출력의 사이의 전위차에 기인하여 발생할 수 있는 채터링 현상을 억제할 수 있다.

(실시 형태 2)

본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1A)는 전류 전압 변환부(3A)가 차동 회로 방식을 채용하고 있는 점이 실시 형태 1의 적외선 검출 장치(1)와 상이하다.

본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1A)에서, 초전 소자(2)는 제1단 및 제2단을 가진다.

전류 전압 변환부(3A)의 연산 증폭기는, 제1 반전 입력 단자 및 제1 출력 단자를 가지는 제1 연산 증폭기(311)와, 제2 반전 입력 단자 및 제2 출력 단자를 가지는 제2 연산 증폭기(312)를 가진다. 제1 연산 증폭기(311)의 제1 반전 입력 단자는 초전 소자(2)의 제1단에 접속된다. 제2 연산 증폭기(312)의 제2 반전 입력 단자는 초전 소자(2)의 제2단에 접속된다.

또한, 전류 전압 변환부(3A)의 용량 소자는 제1 용량 소자(C12)와 제2의 용량 소자(C12)를 포함한다. 제1 용량 소자(C11)는 제1 반전 입력 단자와 제1 출력 단자의 사이에 접속된다. 제2 용량 소자(C12)는 제2 반전 입력 단자와 제2 출력 단자의 사이에 접속된다.

전류 전압 변환부(3)는 제1 출력 단자의 전압(제1 연산 증폭기(311)의 출력 전압)과 제2 출력 단자의 전압(제2 연산 증폭기(312)의 출력 전압)의 차분을 출력하는 차분 회로(제3 연산 증폭기)(34)를 구비한다. 전류 전압 변환부(3)로부터 출력되는 전압 신호는 차분의 파형을 나타내는 신호이다.

즉, 본 실시 형태에서 도 10에 도시하는 바와같이, 전류 전압 변환부(3A)는 초전 소자(2)의 일단에 접속되는 제1 연산 증폭기(311)와, 초전 소자(2)의 타단에 접속되는 제2 연산 증폭기(312)를 가지고 있다. 제1 연산 증폭기(311)의 출력단-반전 입력단간에는 교류 귀환용 용량 소자로서의 제1 용량 소자(제1 콘덴서)(C11)가 접속되고, 제2 연산 증폭기(312)의 출력단-반전 입력단간에는 교류 귀환용 용량 소자로서의 제2 용량 소자(제2 콘덴서)(C12)가 접속되어 있다. 양 연산 증폭기(311, 312)의 비반전 입력단에는 기준 전압을 발생하는 기준 전원(32)이 접속되어 있다.

또한, 제1 연산 증폭기(311)의 출력단-반전 입력단간에는 콘덴서(C11)와 병렬로 제1 리셋 스위치(331)가 접속되고, 제2 연산 증폭기(312)의 출력단-반전 입력단간에는 콘덴서(C12)와 병렬로 제2 리셋 스위치(332)가 접속되어 있다. 제1 및 제2 리셋 스위치(331, 332)는 제어부(6)로부터의 리셋 신호에 의해 온 오프 제어된다.

또한, 전류 전압 변환부(3A)는 제3 연산 증폭기(34)를 이용한 차동 증폭 회로를 구비하고 있다. 이 차동 증폭 회로는 제1 연산 증폭기(311)의 출력 전압과 제2 연산 증폭기(312)의 출력 전압의 차분에 상당하는 신호를 전압 신호로서 출력한다. 구체적으로, 제1 연산 증폭기(311)의 출력단은 저항(R11)을 통하여 제3 연산 증폭기(34)의 반전 입력단에 접속되고, 제2 연산 증폭기(312)의 출력단은 저항(R12)을 통하여 제3 연산 증폭기(34)의 비반전 입력단에 접속되어 있다. 제3 연산 증폭기(34)의 출력단-반전 입력단간에는 저항(R13)이 접속되고, 제3 연산 증폭기(34)의 비반전 입력단은 저항(R14)을 통하여 기준 전압을 발생하는 기준 전원에 접속되어 있다.

또한, 도 10에서, AD 변환부(4)와 디지털 처리부(5)를 함께 도시하고, 그 후단에, 디지털 처리부(5)의 출력을 시리얼 출력하기 위한 시리얼 인터페이스(7)를 도시하고 있다. 또한, 도 10에 있어서, 전류 전압 변환부(3)와 AD 변환부(4)와 디지털 처리부(5)와 제어부(6A)와 시리얼 인터페이스(7)는, IC(집적 회로)(10)에 의해 원칩화되어, 케이스(11) 내에 수납되어 있다.

이상 기술한 바와같이, 본 실시 형태의 전류 전압 변환부(3A)는 초전 소자(2)의 일단(제1단)에 접속되는 제1의 연산 증폭기(311)와, 초전 소자(2)의 타단(제2단)에 접속되는 제2의 연산 증폭기(312)를 연산 증폭기로서 가지고 있고, 제1의 연산 증폭기(311)의 출력 전압과 제2의 연산 증폭기(312)의 출력 전압의 차분에 상당하는 신호를 전압 신호로서 출력한다.

본 구성에 의하면, 전류 전압 변환부(3A)는 제1 및 제2 연산 증폭기(311, 312)의 출력 전압의 차분에 상당하는 전압 신호를 출력하므로, 초전 소자(2)의 단자로부터 기판으로의 리크나 외란 노이즈에 의해 발생하는 동상 성분을 상쇄할 수 있다. 또한, 상기 구성에 의하면 전류 전압 변환부(3A)의 입력과 디지털 처리부(5)의 출력의 사이의 전위차에 기인하여 발생할 수 있는 채터링 현상을 억제할 수 있다.

또한, 전류 전압 변환 회로(3A)는 이상 검지 회로(35)를 구비한다. 이상 검지 회로(35)는, 제1 출력 단자의 전압과 제2 출력 단자의 전압의 적어도 한쪽을 검출 전압으로서 취득하고, 검출 전압이 소정의 범위(후술하는 정상 범위) 내의 값인지 여부를 판정하고, 검출 전압이 소정의 범위 내의 값이 아니면, 이상 신호(이상 검지 신호)를 리셋 회로(62)에 출력하도록 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 제어부(6A)의 리셋 회로(62)는, 이상 검지 신호를 수취하면 방전 회로를 구성하는 리셋 스위치(331, 332)에 리셋 신호를 출력하도록 구성된다.

환언하면, 전류 전압 변환부(3A)는 제1 연산 증폭기(311)와 제2 연산 증폭기(312)의 적어도 한쪽의 출력 전압의 이상값을 검지하는 이상 검지부(이상 검지 회로)(35)를 가지고 있다. 이상 검지부(35)는, 제1 연산 증폭기(311)와 제2 연산 증폭기(312) 중 적어도 한쪽의 출력 전압과 소정의 제4의 역치 및 소정의 제5의 역치(＞제4의 역치)를 비교한다. 이상 검지부(35)는 연산 증폭기(311, 312)의 출력 전압이 제4 및 제5의 역치로 정해지는 정상 범위에서 벗어난 경우에, 연산 증폭기(311, 312)의 출력 전압이 이상치라고 판단하여, 이상 신호(이상 검지 신호)를 제어부(6A)에 출력한다.

제어부(6A)는 이상 검지부(35)로부터 이상 신호를 수취하면, 리셋 신호를 출력하고, 제1 및 제2의 리셋 스위치(331, 332)를 온하여 양 콘덴서(C11, C12)를 리셋하는 이상 전압 보호부(리셋 회로)(62)를 가지고 있다. 즉, 제어부(6A)는, 제1의 연산 증폭기(311)와 제2의 연산 증폭기(312) 중 적어도 한쪽의 출력 전압이 소정의 제4의 역치와 소정의 제5의 역치로 정해지는 정상 범위에서 벗어난 경우에, 용량 소자(콘덴서)(C1)를 리셋하는 이상 전압 보호부(리셋 회로)(62)를 가진다. 즉, 이상 전압 보호부는 제1의 연산 증폭기(311)와 제2의 연산 증폭기(312) 중 적어도 한쪽의 출력 전압이 제4 및 제5의 역치로 정해지는 정상 범위에서 벗어난 경우에, 콘덴서(C11, C12)를 리셋한다.

또한, 본 실시 형태에서 이상 검지부(35)는, 저항(R12)과 저항(R14)의 접속 점의 전위를 감시함으로써, 제2의 연산 증폭부(312)의 출력 전압을 제4 및 제5의 역치와 비교하고 있다.

이 구성에 의하면, 적외선 검출 장치(1A)는 초전 소자(2)의 단자로부터 기판으로의 리크나 외란 노이즈의 영향으로, 연산 증폭기(311, 312)의 출력 전압이 이상 승압 혹은 이상 강압한 경우, 이 이상을 회로의 초단(전류 전압 변환부(3))에서 즉시 검지할 수 있다. 적외선 검출 장치(1A)는 연산 증폭기(311, 312)의 출력 전압의 이상 승압 혹은 이상 강압이 검지되면, 이상 전압 보호부에 의해 콘덴서(C11, C12)를 리셋한다. 따라서, 동상 성분의 영향으로 전류 전압 변환부(3A)의 출력이 포화하는 것을 회피할 수 있다는 이점이 있다.

그 외의 구성 및 기능은 실시 형태 1과 같다.

(실시 형태 3)

본 실시 형태의 대상물 검출 장치(적외선 검출 장치)(1B)는 도 11에 나타내는 바와같이, 초전 소자(2)와, 전류 전압 변환 회로(3)와, AD 변환 회로(4B)와, 디지털 필터(51B)와, 보정 회로(8)를 구비한다.

보정 회로(8)는, 조정부(81)와, 보정용 DA 변환기(82)를 구비한다. 조정부(81)는 AD 변환 회로(4B)로부터 출력되는 제1 디지털 신호에 의거하여 전압 신호중 검출 주파수대의 하한치(본 실시 형태에서는 0.1Hz) 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 나타내는 보정용 디지털 신호를 생성하도록 구성된다. 본 실시 형태에서, 소정 주파수는 하한치와 동일한 0.1Hz이다. 보정용 DA 변환기(82)는 보정용 디지털 신호를 보정용 아날로그 신호로 변환하여 AD 변환 회로(4B)에 출력하도록 구성된다.

AD 변환 회로(4B)는 전압 신호로부터 보정용 아날로그 신호를 감산한 후에 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.

AD 변환 회로(4B)는, 적분기(41)와, 양자화기(42)와, DA 변환기(43)와, 저항기(45)를 구비한다.

적분기(41)는, 제3 연산 증폭기(412)와, 제3 용량 소자(411)를 구비한다. 제3 연산 증폭기(412)는, 제3 반전 입력 단자와, 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가진다. 제3 반전 입력 단자는 저항기(45)를 통하여 전류 전압 변환 회로에 접속되어 전압 신호를 수취한다. 제3 용량 소자(411)는 제3 반전 입력 단자와 제3 출력 단자의 사이에 접속된다. 제3 비반전 입력 단자는 보정용 DA 변환기(82)에 접속되어, 보정용 아날로그 신호를 수취한다. 즉, 보정용 DA 변환기(82)는 보정용 아날로그 신호를 제3 비반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다.

양자화기(42)는 소정의 분해능으로 제3 연산 증폭기(412)의 제3 출력 단자의 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하도록 구성된다. 제1 디지털 신호는 양자화기(42)로부터 출력되는 디지털값을 나타내는 비트열이다. 본 실시 형태에 있어서, 양자화기(42)의 소정의 분해능은 1비트이다.

DA 변환기(43)는 양자화기(42)로부터 디지털값을 수취하면 디지털값에 따른 전압을 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다.

디지털 필터(51B)는, 제1 필터부(510)와, 제2 필터부(520)를 구비한다. 제1 필터부(510)는 제1 디지털 신호를 복수 비트의 제3 디지털 신호로 변환하여 출력하도록 구성된다. 제2 필터부(520)는 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하도록 구성된다.

본 실시 형태에 있어서, 보정 회로(8)의 조정부(81)는, 제1 필터부(510)로부터 제3 디지털 신호를 수취하도록 구성된다. 조정부(81)는 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 보정용 디지털 신호를 생성하도록 구성된다.

도 11에는 도시되어 있지 않지만, 대상물 검출 장치(1B)는, 판정 회로(52)와, 제어부(6)를 더 구비한다. 또한, 도 11에서는, 방전 회로(33)의 도시를 생략하고 있다.

이하, 더욱 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 적외선 검출 장치(대상물 검출 장치)(1B)는, 도 12에 도시하는 바와같이, 초전 소자(2)와, 초전 소자(2)에 접속되는 전류 전압 변환 회로(3)와, 전류 전압 변환 회로(3)에 접속되는 AD 변환부(4B)와, AD 변환부(4B)에 접속되는 디지털 필터(51B)와, 보정 회로(8)를 구비하고 있다.

AD 변환부(4B)는, 입력 신호(전류 전압 변환 회로(3)의 전압 신호)의 적분을 행하는 적분기(41)와, 적분기(41)의 출력을 양자화하는 양자화기(42)와, 양자화기(42)의 출력을 아날로그값으로 변환하는 DA 변환기(43)를 가지고 있다. 또한, 전류 전압 변환 회로(3)와 적분기(41)의 사이에는 저항(45)이 삽입되어 있다.

적분기(41)는, 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)와 출력 단자(제3 출력 단자)의 사이에 콘덴서(제3 용량 소자)(411)가 접속된 연산 증폭기(제3 연산 증폭기)(412)를 구비하고 있고, 제3 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에는 전류 전압 변환 회로(3)로부터의 입력 신호(전압 신호)가 입력된다. 양자화기(42)는, 적분기(41)의 출력 전압(제3 출력 단자의 전압) 즉 적분치와, 소정의 역치를 비교함으로써, 아날로그값을 디지털값으로 변환한다. 여기에서, 양자화기(42)는 1개의 역치를 이용하여 아날로그값을 1비트(bit)의 디지털값으로 변환한다.

DA 변환기(43)는 양자화기(42)에서 변환된 디지털값을 1클록분만큼 지연시킨 값인 지연값을, 아날로그값으로 변환하여 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 귀환한다. 이에 따라, AD 변환부(4B)에 있어서는, 시간 경과에 따르는 입력 신호의 변화분(미분값)을 적분한 값이, 디지털값으로서 양자화기(42)로부터 출력되게 된다.

AD 변환부(4B)는 입력된 아날로그 신호의 진폭이 입력 허용 범위 내에 있으면, 양자화기(42)에서 아날로그값을 디지털값으로 변환하고, 입력 허용 범위 외의 진폭을 가지는 아날로그 신호가 입력되면 양자화기(42)의 출력이 포화된다.

디지털 필터(51B)는 미리 결정된 주파수 대역을 통과 대역으로 하는 디지털 밴드 패스 필터로서의 기능을 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 인체의 존재를 검지했을 때에 초전 소자(2)가 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(여기서는 0.1Hz∼10Hz정도로 한다)을 디지털 필터(51B)의 통과 대역으로 한다.

디지털 필터(51B)는, 도 11에 도시하는 바와같이, AD 변환부(4B)의 출력에 접속되는 제1 필터부(510)와, 제1 필터부(510)의 출력에 접속되는 제2 필터부(520)를 구비하고 있다. 제1 필터부(510)는, 로우 패스 필터로서의 기능을 가지고, 제2 필터부(520)는, 하이 패스 필터 및 로우 패스 필터로서의 기능을 가지고 있고, 양 필터부(510, 520)를 합쳐 BPF를 구성하고 있다.

여기에서, AD 변환부(4B)는, 상술한 바와 같이 ΔΣ방식의 AD 변환기로 이루어지므로, 오버 샘플링에 의해 양자화 오차의 저감을 도모하고 있다. 제1 필터부(510)는, 양자화기(42)로부터 출력되는 디지털값(제1 디지털 신호)에 대하여 샘플링 주파수를 솎아내고(다운 샘플링), 디지털값의 분해능을 1비트로부터 다(多)비트로 변환하는 데시메이션 필터로서 기능한다.

디지털 필터(51B)를 대신하여 아날로그 BPF가 이용되는 경우에, 0.1Hz∼10Hz정도의 신호를 통과시키기 위해서는, 회로 정수의 비교적 큰 콘덴서 등의 소자가 필요해진다. 이러한 소자는 IC(집적 회로)에 외부 부착되게 되므로, 이 구성에서는 적외선 검출 장치의 회로 부분을 원칩화할 수 없다. 이에 대하여, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1B)는, 상술한 바와 같이 디지털 BPF를 이용함으로써, 외부 부착형 부품이 불필요해져 회로 부분을 원칩화할 수 있다는 이점이 있다.

이상 설명한 구성의 적외선 검출 장치(1B)에서, 초전 소자(2)로부터 출력된 전류 신호는, 전류 전압 변환 회로(3)에서 전압 신호로 변환된 후, AD 변환부(4B)에서 디지털값으로 변환되어, 디지털 필터(51B)에 입력된다. 디지털 필터(51B)에서는 인체의 존재를 검지했을 때에 초전 소자(2)가 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(0.1Hz∼10Hz정도)의 디지털 신호(제2 디지털 신호)가 출력되어, 후단의 판정 회로(52)에 입력된다.

그런데, 소정 주파수 이하의 저주파 성분이 AD 변환부(4B)의 입력(전류 전압 변환 회로(3)의 전압 신호)에 포함되어 있으면, AD 변환부(4B)의 입력 신호가 입력 허용 범위를 넘기 쉬워진다. 즉, 전류 전압 변환 회로(3)의 연산 증폭기(31)의 반전 입력 단자에서 전류 리크가 생기거나, 전류 전압 변환 회로(3)에 초전 소자(2)로부터 저주파의 변동 성분이 입력되면, AD 변환부(4B)의 입력에 포함되는 저주파 성분에 의해 양자화기(42)의 출력은 포화하기 쉬워진다. 또한, 초전 소자(2)로부터 전류 전압 변환 회로(3)에 입력되는 저주파의 변동 성분으로는, 예를 들면 주위 온도의 변화 등에 기인하여 검지 대상(인체)과는 관계없이 초전 소자(2)의 출력에 발생하는 성분이 있다. 이하에서는, 검지 대상과는 관계없는 불필요한 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 「불필요 성분」이라고도 한다.

또한, 양자화기(42)의 입력으로부터 불필요 성분을 저감시키기 위해서, 전류 전압 변환 회로(3)와 AD 변환부(4B)의 사이에 하이 패스 필터를 부가하는 것도 생각할 수 있다. 단, 불필요 성분에 대응할 수 있을 정도로 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수를 낮게 하기 (0.1Hz 정도로 한다) 위해서는, 하이 패스 필터에 회로 정수의 비교적 큰 저항 소자 및 용량 소자를 이용할 필요가 있어, 하이 패스 필터의 IC(집적 회로)화는 곤란하다. 이 때문에, 본 실시 형태와 같이 전류 전압 변환 회로(3)와 AD 변환부(4B)와 디지털 필터(51B)가 외부 부착 부품을 이용하지 않고 IC에 의해 원칩화되는 구성에서는, 전류 전압 변환 회로(3)와 AD 변환부(4B)의 사이에 하이패스 필터를 부가할 수는 없다.

여기서, 본 실시 형태의 적외선 검출 장치(1B)는, 양자화기(42)의 입력으로부터 소정 주파수 이하의 저주파 성분(불필요 성분)을 저감시키는 보정 회로(8)를 구비하고 있다. 여기에서는 일예로서, 인체 검지시에 초전 소자(2)가 발생하는 전류 신호의 주파수 대역(0.1Hz∼10Hz정도)과의 관계로부터, 불필요 성분은 0.1Hz 이하의 저주파 성분인 것으로 한다.

보정 회로(8)는 디지털 필터(51B) 및 AD 변환부(4B)에 접속되어 있고, AD 변환부(4B)의 출력으로부터 불필요 성분을 저감시키도록, 디지털 필터(51B)로부터 AD 변환부(4B)에 불필요 성분을 귀환(피드백)한다. 여기서, 보정 회로(8)는, 도 11에 나타내는 바와같이, 디지털 필터(51B)의 일부를 구성하는 제1 필터부(510)의 출력(제3 디지털 신호)으로부터, 적분기(41)에 있어서의 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자(제3 비반전 입력 단자)에 불필요 성분을 귀환한다.

구체적으로 설명하면, 보정 회로(8)는, 제1 필터부(510)의 출력에 접속된 조정부(81)와, 조정부(81)의 출력에 접속된 보정용 DA 변환기(DA 변환부)(82)를 가지고 있다. 조정부(81)는 불필요 성분의 상한 주파수(여기서는 0.1Hz)를 컷 오프 주파수로 하는 디지털 로우 패스 필터로서, 제1 필터부(510)의 출력으로부터 불필요 성분에 상당하는 디지털 신호(보정용 디지털 신호)만을 추출하여 보정용 DA 변환기(82)에 출력한다. 보정용 DA 변환기(82)는 조정부(81)로부터 입력되는 불필요 성분에 상당하는 디지털값(보정용 디지털 신호가 나타내는 값)을 아날로그값(보정용 아날로그 신호)으로 변환하여 연산 증폭기(412)에 귀환한다.

이 구성에 의하면, 적분기(41)에 있어서의 연산 증폭기(412)에는, 보정 회로(8)에 의해 불필요 성분에 상당하는 아날로그 신호(보정용 아날로그 신호)가 피드백 신호로서 귀환된다. 여기에서, 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에는 전류 전압 변환 회로(3)로부터의 입력 신호(전류 전압 변환 회로(3)의 전압 신호)가 입력되어 있으므로, 양자화기(42)에는 불필요 성분을 입력 신호(전류 전압 변환 회로(3)의 전압 신호)로부터 제거한 신호가 입력되게 된다. 따라서, AD 변환부(4B)의 입력 신호가 불필요 성분의 영향으로 입력 허용 범위를 넘는 것을 회피할 수 있어, 결과적으로, AD 변환부(4B)의 입력 허용 범위를 넓힐 수 있다.

다음에, 보정용 DA 변환기(82)의 구성에 대하여, 도 13을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 보정용 DA 변환기(82)는 복수의 저항 소자가 직렬로 접속되어 구성되는 저항 어레이(821)와, 저항 어레이(821)의 복수의 접속점 중에서 적분기(41)에 접속하는 접속점을 선택하는 멀티플렉서(822)와, 멀티플렉서(822)를 제어하는 제어 회로(823)를 가진다. 저항 어레이(821)에는 일정한 직류 전압(내부 전원 전압)(Vcc)이 인가되어 있고, 복수의 저항 소자가 기준 전압(내부 전원 전압)(Vcc)을 분압함으로써, 복수의 접속점에는 접속점마다 다른 전압이 발생한다. 제어 회로(823)는, 조정부(81)가 출력하는 디지털값(보정용 디지털 신호가 나타내는 값)에 상당하는 크기의 전압이 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자(제3 비반전 입력 단자)에 출력되도록, 조정부(81)가 출력하는 디지털값에 따라서 적분기(41)에 접속하는 접속점을 선택한다.

즉, 보정용 DA 변환기(82)는, 직류 전압(Vcc)을 저항 어레이(821)에서 분압하고, AD 변환부(4B)로의 입력 신호에 변동이 생기지 않을 때에 소정의 전압(Vr)이 적분기(41)에 출력되도록, 제어 회로(823)에서 적분기(41)에 접속하는 접속점을 선택한다. 한편, AD 변환부(4B)로의 입력 신호에 불필요 성분에 의한 고전위측에 대한 변동이 발생한 경우, 이 변동에 따라서 적분기(41)로의 출력 전압이 전압(Vr)보다도 커지도록, 보정용 DA 변환기(82)는, 제어 회로(823)에서 적분기(41)에 접속하는 접속점을 선택한다. 이 동작에 의해, 불필요 성분에 상당하는 아날로그 신호(보정용 아날로그 신호)가 연산 증폭기(412)에 귀환된다.

본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1B)는 소정 전압(직류 전압)(Vcc)을 가지는 내부 전원을 구비한다. 보정용 DA 변환기(82)는, 내부 전원의 소정 전압(Vcc)에 의거하여 보정용 아날로그 신호를 생성하도록 구성된다. 내부 전원은, 전류 전압 변환 회로(3)의 연산 증폭기(31)의 비반전 입력 단자에 기준 전압을 부여하도록 비반전 입력 단자에 전기적으로 접속된다.

즉, 대상물 검출 장치(1B)에 있어서, 전류 전압 변환 회로(3)는, 반전 입력 단자에 초전 소자(2)가 접속되고, 반전 입력 단자와 출력 단자의 사이에 귀환용 소자(용량 소자)(C1)가 접속된 연산 증폭기(31)를 구비하고, 연산 증폭기(31)의 비반전 입력 단자에는 기준 전압이 인가되고, 보정 회로(8)는 저주파 성분에 상당하는 디지털값(보정용 디지털 신호가 나타내는 값)을 아날로그값(보정용 아날로그 신호가 나타내는 값)으로 변환하는 DA 변환부(보정용 DA 변환기)(82)를 가지고, 보정용 DA 변환기(82)의 전원 공급부는 기준 전압을 발생하는 기준 전원부의 전원 공급부와 공용되어 있다.

즉, 저항 어레이(821)에 직류 전압(Vcc)을 인가하는 전원부는, 전류 전압 변환 회로(3)의 연산 증폭기(31)에 기준 전압을 부여하는 기준 전원(32)(도 11 참조)의 전원 공급부와 겸용된다. 바꿔 말하면, 보정용 DA 변환기(82)의 전원 공급부는, 연산 증폭기(31)에 주어지는 기준 전압을 발생하는 기준 전원(32)의 전원 공급부와 공용된다. 즉, 저항 어레이(821)의 복수의 접속점 중 어느 하나에 연산 증폭기(31)의 비반전 입력 단자가 접속됨으로써, 저항 어레이(821)에서 분압된 전압이 기준 전압으로서 연산 증폭기(31)에 주어진다.

이 구성에 의하면, 전류 전압 변환부(3)의 출력의 동작점을 정하는 기준 전압과, 저항 어레이(821)에 인가되는 직류 전압(Vcc)은, 공통의 전원 공급부에 의해 발생한다. 따라서, 이 전원 공급부의 출력에 노이즈 성분이 발생한 경우, 이 노이즈 성분은, 전류 전압 변환 회로(3)와 보정용 DA 변환기(82)의 양쪽의 출력에 영향을 주게 되고, 적분기(41)에 있어서 상쇄된다. 그 결과, 기준 전원부(33)의 출력에 발생한 노이즈 성분이 양자화기(42)의 입력에 영향을 미치는 것을 회피할 수 있어, AD 변환부(4B)의 출력의 신뢰성이 향상된다.

또한, 보정 회로(8)는, 소정 주파수 이하의 불필요 성분을 AD 변환부(4)의 출력으로부터 저감시키므로, AD 변환부(4B)의 입출력과의 관계에서는 하이 패스 필터로서 작용한다. 여기에서, 보정 회로(8)는, 디지털 필터(51B)의 일부를 구성하는 하이 패스 필터의 차단 주파수 이하의 저주파 성분을, AD 변환부(4B)의 출력으로부터 저감시키도록 조정부(81)의 컷 오프 주파수가 조정되어 있어도 된다.

즉, 디지털 필터(51B)는, 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터를 가지고 있는 경우, 보정 회로(8)는, AD 변환부(4B)의 출력으로부터 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수 이하의 저주파 성분을 저감시킴으로써, 하이 패스 필터의 일부를 겸해도 된다.

이 경우, 보정 회로(8)에 의해 구성되는 하이 패스 필터는, 디지털 필터(51B)의 일부를 구성하는 하이 패스 필터로서의 기능을 겸하게 되므로, 디지털 필터(51B)의 필터의 차수를 적게 할 수 있다. 예를 들면, 인체 검지를 위해서 5차의 필터가 필요한 경우, 디지털 필터(51B) 자체는 4차의 필터로 할 수 있다.

다음에, 대상물 검출 장치(적외선 검출 장치)(1B)의 동작에 대하여 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14에서, 초전 소자(2)의 주위 온도의 변화에 기인하여, 초전 소자(2)로부터 전류 전압 변환 회로(3)에의 입력에 소정 주파수 이하의 변동 성분(불필요 성분)이 발생하는 경우를 예로 하여, 양자화기(42)의 입력을 나타낸다.

우선, 보정 회로(8)가 설치되어 있지 않은 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 도 14(a)에 나타내는 바와같이, 양자화기(42)의 입력에는 검지 대상 성분(인체의 움직임에 의해 초전 소자(2)가 발생하는 성분) 이외에, 불필요 성분이 포함되어 있다. 이 때문에, 양자화기(42)의 입력은 불필요 성분에 의해 크게 변동되고, 양자화기(42)의 출력을 포화시키지 않기 위해서는 AD 변환부(4B)의 입력 허용 범위(R1)는 비교적 넓게 설정되어 있을 필요가 있다.

이에 대하여, 본 실시 형태와 같이 보정 회로(8)가 설치되어 있는 경우, 도 14(b)에 나타내는 바와같이, 양자화기(42)의 입력에 있어서는 보정 회로(8)에 의해 검지 대상 성분 이외의 불필요 성분이 대폭 저감된다. 이 때문에, 양자화기(42)의 입력이 불필요 성분에 의해 크게 변동되지 않고, AD 변환부(4B)의 입력 허용 범위(R2)가 비교적 좁게 설정되어도, 양자화기(42)의 출력은 포화되기 어렵다.

이상 기술한 바와같이, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1B)는 보정 회로(8)를 구비한다. 보정 회로(8)는, 제1 디지털 신호에 의거하여 전압 신호 중 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 나타내는 보정용 디지털 신호를 생성하는 조정부(81)와, 보정용 디지털 신호를 보정용 아날로그 신호로 변환하여 AD 변환 회로(4B)에 출력하는 보정용 DA 변환기(82)를 구비한다. AD 변환 회로(4B)는 전압 신호로부터 보정용 아날로그 신호를 감산한 후에 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성된다.

즉, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1B)는, 초전 소자(2)와, 초전 소자(2)로부터 출력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환 회로(3)와, 전류 전압 변환 회로(3)로부터 출력되는 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 시리얼 방식으로 출력하는 AD 변환부(4B)와, AD 변환부(4B)의 출력 중 미리 결정된 주파수 대역의 신호 성분을 통과시키는 디지털 필터(51B)와, AD 변환부(4B)의 출력으로부터 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 저감시키도록, 디지털 필터(51B)로부터 AD 변환부(4B)에 저주파 성분을 귀환하는 보정 회로(8)를 구비한다.

이상 설명한 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1B)에 의하면, 보정 회로(8)가, 디지털 필터(51B)로부터 AD 변환부(4B)에 불필요 성분을 귀환함으로써, 양자화기(42)의 입력으로부터 소정 주파수 이하의 저주파 성분(불필요 성분)을 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(적외선 검출 장치)(1B)에서는, 예를 들면 주위 온도의 변화 등에 기인하여 검지 대상과는 관계없는 불필요한 저주파 성분이 초전 소자(2)로부터 출력되는 출력 전류에 포함되어 있어도, 불필요한 저주파 성분을 불필요 성분으로서 제거할 수 있다.

따라서, 불필요한 저주파 성분의 영향으로 AD 변환부(4B)의 입력 신호가 입력 허용 범위를 넘는 것을 회피할 수 있다. 이 때문에, AD 변환부(4B)의 입력 허용 범위(R2)를 좁게, 즉 양자화기(42)의 입력의 다이나믹·레인지를 비교적 작게 설정함으로써, 초전 소자(2)의 출력에 의거하는 전압 신호와 같은 미약한 입력 신호를 양자화기(42)에서 정밀도 좋게 변환하는 것이 가능해진다. 혹은, 양자화기(42)의 정밀도가 동등하면, 보정 회로(8)가 없는 구성에 비하여, 대상물 검출 장치(1B)의 회로 규모를 작게 하여 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 구성에서는, 전류 전압 변환 회로(3)의 입력 단자에 접속되는 입력 저항은 불필요하므로, 종래의 적외선 검출 장치와 같이, 입력 저항에서 발생하는 노이즈 성분에 의해 전류 전압 변환 회로(3)의 SN비가 저하되는 일도 없다. 요컨대, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1B)에 의하면, 전류 전압 변환 회로(3)의 SN비를 저하시키지 않고, 불필요한 저주파 성분의 영향을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

이 대상물 검출 장치(1B)에 있어서, 디지털 필터(51B)는, 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터를 가지고 있고, 보정 회로(8)는, 로우 패스 필터의 출력으로부터 저주파 성분을 추출하여 AD 변환부(4B)로 귀환한다. 본 실시 형태에 있어서, 보정 회로(8)는, 디지털 필터(51B)의 로우 패스 필터를 구성하여 데시메이션 필터로서 기능하는 제1 필터부(510)의 출력으로부터, 불필요 성분을 추출하여 AD 변환부(4B)에 귀환하고 있다. 이 때문에, 제1 필터부(510)는 보정 회로(8)에 있어서 불필요 성분을 추출하기 위한 필터로서 겸용되게 되어, 부품의 공용화에 의해 적외선 검출 장치(1B)의 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

이 대상물 검출 장치(1B)에 있어서, AD 변환부(4B)는, 아날로그값의 적분을 행하는 적분기(41)와, 적분기(41)의 출력을 양자화하는 양자화기(42)를 가지고 있고, 적분기(41)는, 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)와 출력 단자(제3 출력 단자)의 사이에 용량 소자(제3 용량 소자)(411)가 접속된 제3 연산 증폭기(412)를 구비하고, 전류 전압 변환 회로(3)의 출력(전압 신호)은 제3 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 입력되고, 보정 회로(8)의 출력(보정용 아날로그 신호)은 제3 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자(제3 비반전 입력 단자)에 귀환된다.

즉, 본 실시 형태에서, 전류 전압 변환 회로(3)의 출력(전압 신호)은 AD 변환부(4B)의 일부를 구성하는 적분기(41)의 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자에 입력되고, 보정 회로(8)의 출력(보정용 아날로그 신호)은 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자에 귀환되어 있다. 따라서, 보정 회로(8)는, 전류 전압 변환 회로(3)로부터 적분기(41)에 입력되는 신호(전압 신호)와는 분리된 시스템에서, 불필요 성분의 귀환을 걸 수 있어, AD 변환부(4B)의 정밀도가 향상된다는 이점이 있다.

본 실시 형태에서는, AD 변환부(4B)는 ΔΣ방식이다. 즉, 본 실시 형태에서는 아날로그값의 적분을 행하는 적분기(41)를 가지는 AD 변환부(4B)로서, ΔΣ방식의 AD 변환기가 이용되고 있다. 이 때문에, 대상물 검출 장치(1B)의 회로 부분을 IC(집적 회로)화하면서도, 비교적 고정밀도의 AD 변환부(4B)를 실현할 수 있다. 또한, 보정 회로(8)에서 귀환된 불필요 성분은, AD 변환부(4B)의 적분기(41)에 의해 양자화기(42)의 입력으로부터 저감되므로, 귀환된 불필요 성분을 저감하기 위한 구성을 AD 변환부(4B)와 별도로 설치할 필요가 없다.

도 15는 본 실시 형태의 변형예의 대상물 검출 장치(1C)를 나타낸다. 도 15에 나타내는 보정 회로(8C)는, 조정부(81)와 보정용 DA 변환기(82)의 사이에, 조정부(81)의 출력을 노이즈 셰이핑하는 노이즈 셰이퍼(83)를 가지고 있다. 이 구성에서, 보정 DA 변환기(82)는, 노이즈 셰이퍼(83)로 노이즈 셰이핑된 불필요 성분에 상당하는 디지털값을 아날로그값으로 변환하여 연산 증폭기(412)에 귀환하게 된다.

즉, 변형예의 대상물 검출 장치(1C)는, 보정 회로(8C)에서 대상물 검출 장치(1B)와 다르다. 보정 회로(8C)는, 조정부(81)로부터 출력된 보정용 디지털 신호를 노이즈 셰이핑하고, 노이즈 셰이핑된 보정용 디지털 신호를 보정용 DA 변환기(82)에 출력하는 노이즈 셰이퍼(83)를 구비한다. 보정용 DA 변환기(82)는 노이즈 셰이핑된 보정용 디지털 신호를 보정용 아날로그 신호로 변환하도록 구성된다.

환언하면, 보정 회로(8C)는, 저주파 성분을 통과시키는 조정부(81)와, 조정부(81)의 출력(보정용 디지털 신호)을 노이즈 셰이핑하는 노이즈 셰이퍼(83)와, 노이즈 셰이퍼(83)의 출력을 아날로그값으로 변환하는 DA 변환부(보정용 DA 변환기)(82)를 가진다.

또한, 본 실시 형태에서, AD 변환부(4B)로서 ΔΣ방식의 AD 변환기를 예시했는데, AD 변환부(4B)는 ΔΣ 방식 이외의 AD 변환기여도 된다.

(실시 형태4)

본 실시 형태의 대상물 검출 장치(적외선 검출 장치)(1D)는, 도 16에 나타내는 바와같이 보정 회로(8)의 출력이, AD 변환부(4D)의 일부를 구성하는 적분기(41)의 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 귀환되어 있는 점에서 실시 형태 3의 대상물 검출 장치(1B, 1C)와 상이하다. 이하, 실시 형태 3과 같은 구성에 대해서는, 실시 형태 3과 공통의 부호를 붙여 적절히 설명을 생략한다.

즉, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1D)에서는, 실시 형태 3과 마찬가지로, AD 변환 회로(4B)는, 적분기(41)와, 양자화기(42)와, DA 변환기(43)와, 저항기(45)를 구비한다.

적분기(41)는, 제3 연산 증폭기(412)와, 제3 용량 소자(411)를 구비한다. 제3 연산 증폭기(412)는, 제3 반전 입력 단자와, 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가진다. 제3 반전 입력 단자는, 저항기(45)를 통하여 전류 전압 변환 회로(3)에 접속되어 전압 신호를 수취한다. 제3 용량 소자(411)는 제3 반전 입력 단자와 제3 출력 단자의 사이에 접속된다.

단, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1D)에서는, 실시 형태 3과는 달리, 제3 반전 입력 단자는 보정용 DA 변환기(82)에 접속되어, 보정용 아날로그 신호를 수취한다. 즉, 보정용 DA 변환기(82)는 보정용 아날로그 신호를 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성된다.

환언하면, 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(1D)에 있어서, AD 변환부(4D)는, 아날로그값의 적분을 행하는 적분기(41)와, 적분기(41)의 출력을 양자화하는 양자화기(42)를 가지고 있고, 적분기(41)는, 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)와 출력 단자(제3 출력 단자)의 사이에 용량 소자(제3 용량 소자)(411)가 접속된 제3 연산 증폭기(412)를 구비하고, 전류 전압 변환 회로(3)의 출력은 제3 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 입력되고, 보정 회로(8)의 출력(보정용 아날로그 신호)은 제3 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 귀환된다.

즉, 본 실시 형태에서는, 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자(제3 비반전 입력 단자)에는 기준 전압을 발생하는 기준 전원부(413)가 접속되어 있고, 보정 회로(8)의 출력(보정용 아날로그 신호)은 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에 접속되어 있다. 이에 따라, 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자(제3 반전 입력 단자)에는, 보정 회로(8)가 출력하는 신호(보정용 아날로그 신호)가 입력되게 된다. 또한, 기준 전원부(413)는 전류 전압 변환 회로(3)의 기준 전원(32)과 겸용되어도 된다.

이상 설명한 본 실시 형태의 대상물 검출 장치(적외선 검출 장치)(1D)에 의하면, 보정 회로(8)의 출력은 AD 변환부(4D)의 초단에 설치되어 있는 적분기(41)의 입력 단자(즉, 연산 증폭기(412)의 반전 입력 단자)에 접속되어 있으면 되므로, 보정 회로(8)의 출력을 연산 증폭기(412)의 비반전 입력 단자에 직접 접속할 필요가 없다. 따라서, 보정 회로(8)를 부가하면서도, IC(집적 회로)화된 범용의 AD 변환기를 AD 변환부(4D)로서 이용할 수 있다는 이점이 있다.

그 외의 구성 및 기능은 실시 형태 3과 동일하다.

Claims (18)

1. 대상 공간으로부터 대상물을 검출하는 대상물 검출 장치로서,
   상기 대상 공간으로부터 수취한 적외선량의 변화에 따라 전류 신호를 출력하는 초전 소자와,
   상기 초전 소자에 접속되는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기에 접속되는 귀환용 용량 소자와, 상기 용량 소자를 방전시키기 위한 방전 회로를 구비하고, 상기 전류 신호를 전압 신호로 변환하여 출력하는 전류 전압 변환 회로와,
   상기 전압 신호를 제1 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환 회로와,
   상기 제1 디지털 신호를 연산 처리함으로써, 상기 제1 디지털 신호가 나타내는 파형으로부터 상기 대상물에 대응하는 주파수 대역에 포함되는 주파수를 가지는 검출 성분을 추출하고, 상기 검출 성분의 파형을 나타내는 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하는 디지털 필터와,
   상기 제2 디지털 신호에 의거하여 상기 대상 공간에 상기 대상물이 존재하는지 여부를 판정하는 판정 회로와,
   상기 주파수 대역의 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분이 상기 전압 신호로부터 제거되도록 상기 방전 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 소정 주파수에 대응하는 리셋 주기에 의거하여 상기 방전 회로를 제어하여 상기 용량 소자에 축적된 전하를 방출시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는, 발진 회로와, 리셋 회로를 구비하고,
   상기 발진 회로는, 상기 리셋 주기로 펄스 신호를 생성하여 상기 리셋 회로에 출력하도록 구성되고,
   상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호에 의거하여 리셋 신호를 생성하여 상기 방전 회로에 출력하도록 구성되고,
   상기 방전 회로는, 상기 리셋 신호를 수취하면 상기 용량 소자에 축적된 전하를 방출시키는 경로를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정치와 일치하는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 소정치와 일치하면 제로 크로스점 검출 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 제로 크로스점 검출 회로를 구비하고,
   상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호를 수취한 후에 최초로 상기 제로 크로스점 검출 신호를 수취했을 때 상기 리셋 신호를 상기 방전 회로에 출력하도록 구성되고,
   상기 소정치는, 상기 용량 소자에 전하가 축적되어 있지 않을 때의 상기 전압 신호의 크기에 대응하는 값인 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 리셋 회로는, 상기 펄스 신호를 수취한 후에 소정 시간 경과해도 상기 제로 크로스점 검출 신호를 수취하지 않으면, 상기 소정 시간이 경과했을 때에 상기 리셋 신호를 상기 방전 회로에 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 넘었는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 소정의 역치를 소정 시간동안 넘으면 이상 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 이상 판정 회로를 구비하고,
   상기 리셋 회로는, 상기 이상 신호를 수취하면, 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 판정 회로는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기와 판정치를 비교하여, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 판정치를 넘으면 상기 대상물이 존재한다고 판정하도록 구성되고,
   상기 제어부는, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 판정치보다도 작은 금지값을 넘는지 여부를 판정하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 금지값을 넘으면 금지 신호를 상기 리셋 회로에 출력하고, 상기 제2 디지털 신호가 나타내는 파형의 크기가 상기 금지값 이하가 되면 해제 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 금지 회로를 구비하고,
   상기 리셋 회로는, 상기 금지 신호를 수취하면 상기 해제 신호를 수취할 때까지는 상기 리셋 신호를 출력하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 AD 변환 회로는 변환가능한 상기 전압 신호 크기의 상한치를 가지고,
   상기 제어부는, 상기 전압 신호의 크기가 상기 상한치 이하의 경계값을 넘는지 여부를 판정하고, 상기 전압 신호의 크기가 상기 경계값을 넘으면, 초과 신호를 상기 리셋 회로에 출력하는 보호 회로를 구비하고,
   상기 리셋 회로는 상기 초과 신호를 수취하면, 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 초전 소자는 제1단 및 제2단을 가지고,
   상기 연산 증폭기는, 제1 반전 입력 단자 및 제1 출력 단자를 가지는 제1 연산 증폭기와, 제2 반전 입력 단자 및 제2 출력 단자를 가지는 제2 연산 증폭기를 가지고,
   상기 제1 반전 입력 단자는 상기 제1단에 접속되고,
   상기 제2 반전 입력 단자는 상기 제2단에 접속되고,
   상기 용량 소자는, 제1 용량 소자와 제2 용량 소자를 포함하고,
   상기 제1 용량 소자는, 상기 제1 반전 입력 단자와 상기 제1 출력 단자의 사이에 접속되고,
   상기 제2 용량 소자는, 상기 제2 반전 입력 단자와 상기 제2 출력 단자의 사이에 접속되고,
   상기 전류 전압 변환 회로는, 상기 제1 출력 단자의 전압과 상기 제2 출력 단자의 전압의 차분을 출력하는 차분 회로를 구비하고,
   상기 전압 신호는, 상기 차분의 파형을 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 전류 전압 변환 회로는, 이상 검지 회로를 구비하고,
   상기 이상 검지 회로는, 상기 제1 출력 단자의 상기 전압과 상기 제2 출력 단자의 상기 전압 중 적어도 한쪽을 검출 전압으로서 취득하고, 상기 검출 전압이 소정 범위 내의 값인지 여부를 판정하고, 상기 검출 전압이 상기 소정 범위 내의 값이 아니면, 이상 검지 신호를 상기 리셋 회로에 출력하도록 구성되고,
   상기 리셋 회로는, 상기 이상 검지 신호를 수취하면 상기 방전 회로에 상기 리셋 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    보정 회로를 구비하고,
    상기 보정 회로는,
    상기 제1 디지털 신호에 의거하여 상기 전압 신호 중 상기 하한치 이하의 소정 주파수 이하의 저주파 성분을 나타내는 보정용 디지털 신호를 생성하는 조정부와,
    상기 보정용 디지털 신호를 보정용 아날로그 신호로 변환하여 AD 변환 회로에 출력하는 보정용 DA 변환기를 구비하고,
    상기 AD 변환 회로는, 상기 전압 신호로부터 상기 보정용 아날로그 신호를 감산한 후에 상기 전압 신호를 상기 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 AD 변환 회로는, 적분기와, 양자화기와, DA 변환기를 구비하고,
    상기 적분기는, 제3 연산 증폭기와, 제3 용량 소자를 구비하고,
    상기 제3 연산 증폭기는, 상기 전류 전압 변환 회로에 접속되어 상기 전압 신호를 수취하는 제3 반전 입력 단자와, 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가지고,
    상기 제3 용량 소자는 상기 제3 반전 입력 단자와 상기 제3 출력 단자의 사이에 접속되고,
    상기 양자화기는, 소정의 분해능으로 상기 제3 출력 단자의 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하도록 구성되고,
    상기 제1 디지털 신호는, 상기 양자화기로부터 출력되는 상기 디지털값을 나타내는 비트열이며,
    상기 DA 변환기는, 상기 양자화기로부터 상기 디지털값을 수취하면 상기 디지털값에 따른 전압을 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성되고,
    상기 보정용 DA 변환기는, 상기 보정용 아날로그 신호를 상기 제3 비반전 입력 단자에 부여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 소정의 분해능은 1비트이며,
    상기 디지털 필터는, 상기 제1 디지털 신호를 복수 비트의 제3 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제1 필터부와, 상기 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 상기 제2 디지털 신호를 생성하여 출력하는 제2 필터부를 구비하고,
    상기 조정부는, 상기 제3 디지털 신호를 연산 처리함으로써 상기 보정용 디지털 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 보정 회로는, 상기 보정용 디지털 신호를 노이즈 셰이핑하고, 노이즈 셰이핑된 상기 보정용 디지털 신호를 상기 보정용 DA 변환기에 출력하는 노이즈 셰이퍼를 구비하고,
    상기 보정용 DA 변환기는, 상기 노이즈 셰이핑된 보정용 디지털 신호를 상기 보정용 아날로그 신호로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
14. 청구항 10에 있어서,
    소정 전압을 가지는 내부 전원을 구비하고,
    상기 보정용 DA 변환기는, 상기 내부 전원의 상기 소정 전압에 의거하여 상기 보정용 아날로그 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 연산 증폭기는, 반전 입력 단자와, 비반전 입력 단자와, 출력 단자를 구비하고,
    상기 용량 소자는, 상기 반전 입력 단자와 상기 출력 단자의 사이에 접속되고,
    상기 반전 입력 단자는, 상기 초전 소자에 접속되고,
    상기 내부 전원은, 상기 비반전 입력 단자에 기준 전압을 부여하도록 상기 비반전 입력 단자에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 AD 변환 회로는, 적분기와, 양자화기와, DA 변환기를 구비하고,
    상기 적분기는, 제3 연산 증폭기와, 제3 용량 소자를 구비하고,
    상기 제3 연산 증폭기는, 상기 전류 전압 변환 회로에 접속되어 상기 전압 신호를 수취하는 제3 반전 입력 단자와, 기준 전압이 부여되는 제3 비반전 입력 단자와, 제3 출력 단자를 가지고,
    상기 제3 용량 소자는, 상기 제3 반전 입력 단자와 상기 제3 출력 단자의 사이에 접속되고,
    상기 양자화기는, 소정의 분해능으로 상기 제3 출력 단자의 전압을 디지털값으로 변환하여 출력하도록 구성되고,
    상기 제1 디지털 신호는 상기 양자화기로부터 출력되는 상기 디지털값을 나타내는 비트열이며,
    상기 DA 변환기는, 상기 양자화기로부터 상기 디지털값을 수취하면 상기 디지털값에 따른 전압을 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성되고,
    상기 보정용 DA 변환기는, 상기 보정용 아날로그 신호를 상기 제3 반전 입력 단자에 부여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 AD 변환 회로는 ΔΣ방식에 의해 상기 전압 신호를 상기 제1 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 디지털 필터는, 상기 제2 디지털 신호를 나타내는 디지털값을 시리얼 방식으로 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 시리얼 방식은 BMC 방식인 것을 특징으로 하는 대상물 검출 장치.

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